全固态电池的制作方法

本实用新型涉及电池设计、生产技术领域，特别涉及一种全固态电池。

背景技术：

相对于传统的液态锂电池，固态锂电池以固体电解质取代传统液体有机电解液，能够克服由于液态电解液导致的安全性能低、循环寿命短、工作温度范围窄等问题。固态电解质除了传导锂离子，也充当隔膜的角色，所以，理想的锂离子固体电解质应具有良好的离子电导率、极低的电子电导率、极小的晶界电阻，且化学稳定性好，热膨胀系数与电极材料相匹配，电化学分解电压高。

然而，现有的固态电池结构固定，单个电池电压固定，实现各种电压时加工较为复杂，因此，亟需提供一种易于加工的能够便于实现多种电压的固态电池结构。

技术实现要素：

为解决现有存在的技术问题，本实用新型提供一种易于加工且便于实现多种电压的全固态电池。

为达到上述目的，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：

一种全固态电池，包括至少一个第一电芯、至少一个第二电芯和设置于任意相邻的第一电芯和第二电芯之间的粘结层，所述第一电芯包括依次叠置设置的负极材料层、电解质层、正极材料层和正极集流体；所述第二电芯包括依次叠置设置的正极材料层、电解质层、负极材料层和负极集流体；任意相邻的第一电芯和第二电芯之间，所述第一电芯的所述正极集流体通过一粘结层和所述第二电芯的正极材料层连接，或者所述第一电芯的负极材料层通过一粘结层和所述第二电芯的所述负极集流体连接。

其中，所述粘结层为具有导电性能的粘接材料形成。

其中，所述粘结层包括导电剂和粘结剂。

其中，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯PVDF或者丁苯橡胶SBR，所述导电剂包括导电石墨或者石墨烯。

其中，所述负极材料层、所述电解质层和所述正极材料层的形状和尺寸相同，所述负极材料层、所述电解质层和所述正极材料层依次叠置设置且周边对齐。

其中，所述正极集流体的尺寸大于所述正极材料层的尺寸，所述正极集流体超出所述正极材料层部分形成阳极极耳，所述负极集流体的尺寸大于所述负极材料层的尺寸，所述负极集流体超出所述负极材料层部分形成阴极极耳。

其中，所述阳极极耳与所述阴极极耳沿所述全固态电池的水平轮廓方向上相互错开。

其中，所述阳极极耳与所述阴极极耳沿所述全固态电池的水平轮廓方向上位于同一侧，且所述阳极极耳与所述阴极极耳在所述同一侧相对于所述全固态电池的中心线呈对称设置。

其中，所述阳极极耳与所述阴极极耳分别位于沿所述全固态电池的水平轮廓方向上的相对两侧。

其中，所述阳极极耳和所述阴极极耳分别呈梯形状或长条形。

本实用新型实施例所提供的全固态电池，包括至少一个第一电芯、至少一个第二电芯和设置于任意相邻的第一电芯和第二电芯之间的粘结层，所述第一电芯包括依次叠置设置的负极材料层、电解质层、正极材料层和正极集流体；所述第二电芯包括依次叠置设置的正极材料层、电解质层、负极材料层和负极集流体；任意相邻的第一电芯和第二电芯之间，所述第一电芯的所述正极集流体通过一粘结层和所述第二电芯的正极材料层连接，或者所述第一电芯的负极材料层通过一粘结层和所述第二电芯的所述负极集流体连接。如此，通过提供能够叠加的第一电芯和第二电芯，通过一个或者任意多个相邻的第一电芯、第二电芯的两两叠加，可以实现所需电压，同时该结构稳定，简单易行，易于加工，生产效率高。

附图说明

图1为本申请一实施例所提供的全固态电池的结构示意图；

图2为本申请另一实施例所提供的全固态电池的结构示意图；

图3为本申请又一实施例所提供的全固态电池的结构示意图；

图4为本申请一实施例所提供的阳极极耳和阴极极耳的结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本申请技术方案做进一步的详细阐述。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型的实现方式。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1和图2，为本申请一实施例中全固态电池的结构示意图，该全固态电池包括至少一个第一电芯10、至少一个第二电芯20和设置于任意相邻的第一电芯10和第二电芯20之间的粘结层16，所述第一电芯10包括依次叠置设置的负极材料层11、电解质层12、正极材料层13和正极集流体14；所述第二电芯20包括依次叠置设置的正极材料层13、电解质层12、负极材料层11和负极集流体15；任意相邻的第一电芯10和第二电芯20之间，所述第一电芯10的所述正极集流体14通过一粘结层16和所述第二电芯20的正极材料层13连接，或者所述第一电芯10的负极材料层11通过一粘结层16和所述第二电芯20的所述负极集流体15连接。如此，通过提供能够叠加的第一电芯和第二电芯，通过一组或者任意多组两两相邻的第一电芯10和第二电芯20藉由粘结剂16连接，通过依次重复叠加，可以实现任意所需电压，其中，所述第一电芯和第二电芯可以分别实现模块化生产，全固态电池经由第一电芯和第二电芯叠置并通过粘结层连接，从而易于加工，生产效率高，整体结构稳定。

这里，电解质层12为全固态电解质，固态电解质材料可以为Li7La3Zr2O12、LGPS等材料，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。因此，同样的电量，固态电池体积将变得更小。不仅如此，全固态电池中由于没有电解液，封存将会变得更加容易，在汽车等大型设备上使用时，也不需要再额外增加冷却管、电子控件等，不仅节约了成本，还能有效减轻重量。

其中，所述粘结层16可以是具有导电性能的粘接材料形成。请参阅图3，该全固态电池包括两两叠置的两组第一电芯10和第二电芯20。这里，所述第一电芯10的所述正极集流体14通过一粘结层16和所述第二电芯20的正极材料层13连接，或者所述第一电芯10的负极材料层11通过一粘结层16和所述第二电芯20的所述负极集流体15连接。在上述连接方式中，在实现多次叠加时，相邻的第一电芯10和第二电芯20之间，正极集流体14与正极材料层13通过具有导电性能的粘结层16连接，将正极串联到一起，负极集流体15与负极材料层11通过具有导电性能的粘结层16连接，将负极串联到一起。

如此，在加工的过程中，简单的实现了将第一电芯和第二电芯的多层叠加，易于加工，生产效率高，同时由于其叠加仅在一个方向上重复，因此，占用空间小。

进一步地，所述粘结层16可以包括导电剂和粘结剂。其中，粘结剂可以包括聚偏氟乙烯PVDF或者丁苯橡胶SBR，导电剂可以包括导电石墨或者石墨烯。

进一步地，所述负极材料层11、所述电解质层12和所述正极材料层13的形状和尺寸相同，所述负极材料层11、所述电解质层12和所述正极材料层13依次叠置设置且周边对齐。

这里，所述负极材料层11、所述电解质层12和所述正极材料层13的形状和尺寸相同，如，可以均为长条形的。所述负极材料层11、所述电解质层12和所述正极材料层13依次叠置设置且周边对齐。

如此，通过将负极材料层、电解质层和正极材料层分别形成形状、尺寸相同，相互叠置时周边对齐，可以更便于加工，且可以减少所形成的全固态电池的整体尺寸。

进一步地，所述正极集流体14的尺寸大于所述正极材料层13的尺寸，所述正极集流体14超出所述正极材料层13部分形成阳极极耳17，所述负极集流体15的尺寸大于所述负极材料层11的尺寸，所述负极集流体15超出所述负极材料层11部分形成阴极极耳18。

这里，集流体主要起在充电的时候将电流导入到活性物质上，放电的时候将活性物质的电流导出给负载的作用。正极材料层13一般使用钴酸锂(LCO)、磷酸铁锂(LFP)、三元(NCM)等材料，负极材料层11一般使用石墨、金属锂片等材料。本实施例中，正极集流体14可以是铝箔，负极集流体15可以是铜箔。

胶片是极耳上绝缘的部分，它的作用是电池封装时防止金属带与铝塑膜之间发生短路，并且封装时通过加热(140℃左右)与铝塑膜热熔密封粘合在一起防止漏液。一个极耳通常是由两片胶片把金属带夹在中间形成。这里，正极集流体14的尺寸大于正极材料层13的尺寸，负极集流体15的尺寸大于负极材料层11的尺寸，阳极极耳17由所述正极集流体14超出所述正极材料层13部分形成，阴极极耳18由所述负极集流体15超出所述负极材料层11部分形成。

如此，通过将正极集流体14和负极集流体15的尺寸设置较大，在工艺加工时，可以将正极集流体14和负极集流体15相对正极材料层13和负极材料层11较长的部分进行激光切割形成极耳，从而简化加工、且易于操作。

请结合参阅图4，作为一可选的实施方式，所述阳极极耳17与所述阴极极耳18沿所述全固态电池的水平轮廓方向上相互错开。

这里，阳极极耳17与阴极极耳18可以呈梯形状或长条状，以更便于实现加工。可以理解的，阳极极耳17与阴极极耳18的形状也可以是根据加工工艺以及实际需求调整。

其中，所述阳极极耳17与所述阴极极耳18沿所述全固态电池的水平轮廓方向上相互错开是指，所述正极集流体14超出所述正极材料层13部分形成阳极极耳17以及所述负极集流体15超出所述负极材料层11部分形成阴极极耳18投影在地面上没有重合。即在沿该全固态电池的垂直线方向上，阳极极耳17呈一列排布，阴极极耳18呈一列排布，彼此之间不重合，如以该全固态电池的横截面为矩形为例，阳极极耳17可以均位于左侧、阴极极耳18则可以均位于右侧。这里，阳极极耳17由所述正极集流体14超出正极材料层13部分通过激光切割形成，阴极极耳18由所述负极集流体15超出负极材料层11部分通过激光切割形成，如此，在多次叠加的情况下，可以使得阳极极耳17共同组成阳极极耳组，阴极极耳18共同组成阴极极耳组，通过控制第一电芯10和第二电芯20的数量，可以实现任意所需电压。

可选地，所述阳极极耳17与所述阴极极耳18沿所述全固态电池的水平轮廓方向上位于同一侧，且所述阳极极耳17与所述阴极极耳18在所述同一侧相对于所述全固态电池的中心线呈对称设置。

这里，所述阳极极耳17与阴极极耳18可以同时位于全固态电池的四周的任意一侧，例如，当所述阳极极耳17与阴极极耳18同时位于全固态电池的左侧时，通过对其进行裁切后形成的极耳，位于阳极极耳17与阴极极耳18对称分布于全固态电池的中心线两侧，也即分别位于全固态电池的左侧分别靠近前、后两端的位置，通过将极耳置于同侧加工，如此，不仅使得加工更简单，生产效率高，大大简化电池结构，同时占用空间更小，电池能量密度更大。

在一可选的实施方式中，所述阳极极耳17与所述阴极极耳18分别位于沿所述全固态电池的水平轮廓方向上的相对两侧。

由于阳极极耳17通过所述正极集流体14超出所述正极材料层13部分切割形成，阴极极耳18通过所述负极集流体15超出所述负极材料层11部分切割形成，在所述阳极极耳17与所述阴极极耳18分别位于沿所述全固态电池的水平轮廓方向上的相对两侧时，其不做激光切割的前提下就可以已经形成错开，如此，通过激光切割形成阳极极耳17或阴极极耳18更加简单易行，对极耳的形状的限定更小，生产效率更高。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。