采用金属锂做负极的全固态电池制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于全固态电池技术领域，全固态电池是指采用固体电解质替代了现有锂电池中有机液体电解质的新型电池。本发明特别是涉及一种采用金属锂做负极的全固态电池制备方法
【背景技术】
[0002]在强大的社会发展需求和巨大的潜在市场推动下，基于新概念、新材料和新技术的化学储能新体系不断涌现，化学储能技术正向安全可靠、长寿命、大规模、低成本、无污染的方向发展。目前在锂离子电池中，由于大量使用酯类、醚类等易燃的有机电解液，存在严重的安全隐患，当电池因为任何原因短路时，电池内能量会在短时间以热的形式释放出来，点燃这些作为溶剂的醚类，引发爆炸。以固体电解质替代有机电解液的全固态锂电池，在解决传统锂离子电池容量偏低和使用寿命偏短这两个关键问题的同时，有望彻底解决电池的安全性问题，因而固体电解质取代传统液体有机电解液的全固态锂电池正吸引越来越多的关注。
[0003]在以硫化物材料为固体电解质的全固态锂电池中，由于大部分硫化物电解质材料对锂不稳定，导致组装全固态电池过程中不能直接采用金属锂作为负极，只能采用对电解质材料稳定的如锂铟合金等作为负极，而锂铟合金电位比金属锂高，组装而成的全固态电池电压平台降低，从而降低了全固态电池整体比能量。现有文献报道一般是通过电解质合成过程掺杂或者合成工艺过程获得具有较高对锂稳定性的固体电解质材料，但是对金属锂稳定的电解质材料制备过程复杂，同时在电池长时间充放电过程中，固体电解质材料与金属锂界面仍然会发生反应，导致全固态电池循环过程中容量急剧降低。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:提供一种采用金属锂做负极的全固态电池制备方法。该全固态电池制备方法解决的是:全固态电池固体电解质材料与金属锂不稳定导致不能采用金属锂直接作为负极材料的问题，提供一种简单易操作的方法，降低了全固态电池对电解质材料的要求，使金属锂可以直接作为全固态电池负极材料使用，提高了全固态电池的工作电压，有效提高全固态电池比能量。
[0005]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
[0006]—种采用金属锂做负极的全固态电池制备方法，包括如下步骤:
[0007]步骤101、在全固态电池电芯制备过程中，将金属锂压制在集流器上；
[0008]步骤102、在金属锂表面涂覆负极材料薄层；
[0009]步骤103、完成固体电解质及复合正极材料的压制成型和全固态电池电芯制备。
[0010]进一步:步骤102中的涂覆是粉刷或静电喷涂或溅射中的一种。
[0011 ]更进一步:所述负极材料薄层是娃或氧化娃或石墨中的一种。
[0012]更进一步:所述步骤102具体为:
[0013]步骤1021、在金属锂表面涂覆负极材料薄层；
[0014]步骤1022、将金属锂放置到模具内。
[0015]更进一步:在步骤1022完成后，在模具内加入按单位面积20-80mg*cm 2计算称重的固态电解质，将上述固态电解质均匀分散到负极层上并压制成型，然后移除固态电解质端压制的模具。
[0016]更进一步:移除固态电解质端压制的模具后，加入正极材料LiCo02与固态电解质均匀混合的复合材料，将其均匀分散在固态电解质层上并压制成型，然后移除正极层一端压制的模具。
[0017]更进一步:移除正极层一端压制的模具后，将集流器放置到正极层上，然后用压力一体压制，经脱模后得到单个的电池芯。
[0018]本发明具有的优点和积极效果是:
[0019]1、本发明通过在金属锂负极表面进行负极材料薄层涂覆，在物理上对金属锂和固体电解质材料进行隔绝，防止固体电解质材料与金属锂直接接触发生反应；
[0020]2、本发明涂刷的负极材料薄层作为过渡材料，具有电子导电性的同时，也不会妨碍全固态电池充放电循环过程中锂离子的穿梭；
[0021]3、本发明由于采用金属锂作为负极，与采用锂铟合金作为负极相比，提高了全固态电池的电压平台，从而提高全固态电池的比能量。
[0022]4、本发明在全固态电池的制备过程中只增加涂覆过程，操作简单，降低了全固态电池采用金属锂作为负极时对固体电解质材料的使用限制。
【附图说明】
:
[0023]图1是传统技术将金属锂作为负极材料的全固态电池充电曲线；
[0024]图2是采用本发明的技术方案将金属锂作为负极材料的全固态电池充放电循环曲线。
【具体实施方式】
[0025]为能进一步了解本实用的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0026]—种采用金属锂做负极的全固态电池制备方法，包括如下步骤:
[0027]第一步，将负极(金属锂)压覆到集流器上，能够基本上覆盖集流器；
[0028]第二步，用粉刷的方法在压制完成的负极材料表面涂刷一层石墨粉体材料，然后将其放置到模具内；
[0029]第三步，在第二步上加入按单位面积20-80mg*cm—Η十算称重的固态电解质，将其均匀分散负极层上并压制成型，然后移除固态电解质端压制的模具；
[0030]第四步，在第三步的基础上加入一定量的正极材料LiCo02与固态电解质均匀混合的复合材料，将其均匀分散在固态电解质层上并压制成型，然后移除正极层一端压制的模具;
[0031]第五步，在第四步的基础上将集流器放置到正极层上，然后用压力一体压制，经脱模后得到单个的电池芯；
[0032]第六步，得到的电池芯进行封装测试，并与未采用本发明方法进行处理的电池进行对比。
[0033]结合附图1和图2，未采用本发明方法进行处理的电池在测试过程中，由于电解质材料与金属锂不稳定，界面发生反应，导致电池在充电过程中持续波动，不能达到电池正常充电截止电压。而采用本发明进行处理后，电池可以正常充放电。
[0034]以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1.一种采用金属锂做负极的全固态电池制备方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤101、在全固态电池电芯制备过程中，将金属锂压制在集流器上； 步骤102、在金属锂表面涂覆负极材料薄层； 步骤103、完成固体电解质及复合正极材料的压制成型和全固态电池电芯制备。2.根据权利要求1所述采用金属锂做负极的全固态电池制备方法，其特征在于:步骤102中的涂覆是粉刷或静电喷涂或溅射中的一种。3.根据权利要求1或2所述采用金属锂做负极的全固态电池制备方法，其特征在于:所述负极材料薄层是硅或氧化硅或石墨中的一种。4.根据权利要求3所述采用金属锂做负极的全固态电池制备方法，其特征在于:所述步骤102具体为: 步骤1021、在金属锂表面涂覆负极材料薄层； 步骤1022、将金属锂放置到模具内。5.根据权利要求4所述采用金属锂做负极的全固态电池制备方法，其特征在于:在步骤1022完成后，在模具内加入按单位面积20-80mg*cm—2计算称重的固态电解质，将上述固态电解质均匀分散到负极层上并压制成型，然后移除固态电解质端压制的模具。6.根据权利要求5所述采用金属锂做负极的全固态电池制备方法，其特征在于:移除固态电解质端压制的模具后，加入正极材料LiCo02与固态电解质均匀混合的复合材料，将其均匀分散在固态电解质层上并压制成型，然后移除正极层一端压制的模具。7.根据权利要求6所述采用金属锂做负极的全固态电池制备方法，其特征在于:移除正极层一端压制的模具后，将集流器放置到正极层上，然后用压力一体压制，经脱模后得到单个的电池芯。
【专利摘要】本发明公开了一种采用金属锂做负极的全固态电池制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤101、在全固态电池电芯制备过程中，将金属锂压制在集流器上；步骤102、在金属锂表面涂覆负极材料薄层；步骤103、完成固体电解质及复合正极材料的压制成型和全固态电池电芯制备。本发明通过在金属锂负极表面进行负极材料薄层涂覆，在物理上对金属锂和固体电解质材料进行隔绝，防止固体电解质材料与金属锂直接接触发生反应；本发明涂刷的负极材料薄层作为过渡材料，具有电子导电性的同时，也不会妨碍全固态电池充放电循环过程中锂离子的穿梭。
【IPC分类】H01M4/38, H01M4/04, H01M10/058, H01M10/0525
【公开号】CN105489944
【申请号】CN201510846404
【发明人】徐志彬, 钟海, 路鹏浩, 丁飞
【申请人】中国电子科技集团公司第十八研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月26日