二次电池及其制备方法与流程

文档序号:32756698发布日期:2022-12-31 04:10阅读:来源:国知局

技术特征:
1.二次电池,包括:包括正极活性材料层的正极层;包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的金属层的负极层;设置在所述正极层和所述负极层之间的固体电解质层;以及设置在所述固体电解质层和所述负极层之间的石墨中间层,其中所述石墨中间层包括石墨材料,并且所述石墨材料的微晶具有当通过x-射线衍射分析时由(110)衍射峰测量的约1000埃-约1500埃的微晶尺寸,并且具有当通过x-射线衍射分析时由(002)衍射峰测量的在c轴方向上约500埃-约800埃的六方晶面间距,并且具有在约0.44-约0.55的范围内的纵横比。2.如权利要求1所述的二次电池,其中所述金属层包括锂或锂合金的至少一种。3.如权利要求1所述的二次电池,其中所述石墨中间层进一步包括如下的至少一种:铁、锆、金、铂、钯、硅、银、铝、铋、锡、或锌。4.如权利要求1所述的二次电池,其中所述正极活性材料层包括如下的至少一种:锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍钴锰氧化物、锰酸锂、或磷酸铁锂。5.如权利要求1所述的二次电池,其中所述正极活性材料层包括如下的至少一种:lini
x
co
y
al
z
o2或lini
x
co
y
mn
z
o2,其中0<x<1,0<y<1,0<z<1,和x+y+z=1。6.如权利要求1所述的二次电池,其中所述固体电解质层包括如下的至少一种:li
3+x
la3m2o
12
,其中0≤x≤10;li3po4;li
x
ti
y
(po4)3,其中0<x<2和0<y<3;li
x
al
y
ti
z
(po4)3,其中0<x<2,0<y<1,和0<z<3;li
1+x+y
(al
a
ga
1-a
)
x
(ti
b
ge
1-b
)
2-x
si
y
p
3-y
o
12
,其中0≤x≤1,0≤y≤1,0≤a≤1,和0≤b≤1;li
x
la
y
tio3,其中0<x<2和0<y<3;li
x
m
y
p
z
s
w
,其中m为ge、si、或sn的至少一种,并且0<x<4,0<y<1,0<z<1,和0<w<5;li
x
n
y
,其中0<x<4和0<y<2;li
x
po
y
n
z
,其中0<x<4,0<y<5,和0<z<4;li
x
si
y
s
z
,其中0<x<3,0<y<2,和0<z<4;li
x
p
y
s
z
,其中0<x<3,0<y<3,和0<z<7;li2o;lif;lioh;li2co3;lialo2;li2o-al2o
3-sio
2-p2o
5-tio
2-geo2;或li
x
la
y
m
z
o
12
,其中m为te、nb、或zr的至少一种,并且1<x<5,0<y<4,和0<z<4。7.如权利要求1所述的二次电池,其中所述固体电解质层的厚度在约10微米-约250微米的范围内。8.如权利要求1所述的二次电池,其中所述石墨中间层进一步包括粘结剂。9.如权利要求9所述的二次电池,其中所述粘结剂包括如下的至少一种:聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、或聚乙烯醇-聚丙烯酸共聚物、羧甲基纤维素、苯乙烯-丁二烯橡胶,并且基于所述石墨中间层的总重量,所述粘结剂的量在约1重量%-约10重量%的范围内。10.如权利要求1所述的二次电池,其中所述锂合金包括如下的至少一种:li-al合金、li-sn合金、li-in合金、li-ag合金、li-au合金、li-zn合金、li-ge合金、或li-si合金。11.如权利要求1所述的二次电池,其中所述二次电池为锂电池。12.如权利要求1所述的二次电池,其中所述正极层进一步包括设置在所述正极活性材料层的表面上的正极集流体。13.如权利要求1所述的二次电池,其中所述石墨中间层的厚度在约0.1微米-约0.3微米的范围内。14.制备二次电池的方法,所述方法包括:
提供固体电解质层;机械研磨所述固体电解质层的表面以提供经研磨的表面;使所述固体电解质层与氧化性气体接触以提供经氧化的固体电解质层;将所述经氧化的固体电解质层在空气中干燥以提供经干燥的固体电解质层;在所述固体电解质层的经研磨的表面上涂覆石墨中间层以提供经涂覆的固体电解质层;将包括金属层和负极集流体的堆叠体设置在所述经涂覆的固体电解质层上以形成负极层;和将包括正极活性材料层的正极层设置在所述经干燥的固体电解质层的与所述负极层相反的表面上以形成二次电池,其中所述石墨中间层包括石墨材料,和所述石墨材料的微晶具有当通过x-射线衍射分析时由(110)衍射峰测量的约1000埃-约1500埃的微晶尺寸,并且具有当通过x-射线衍射分析时由(002)衍射峰测量的在c轴方向上的约500埃-约800埃的六方晶面间距,并且具有在约0.44-约0.55的范围内的纵横比。15.如权利要求14所述的方法,其中所述石墨中间层的涂覆是通过墨涂覆或者铅笔画而提供的。16.如权利要求14所述的方法,其中将所述包括金属层和负极集流体的堆叠体设置在所述经涂覆的固体电解质层上进一步包括冷等静压制以将所述包括金属层和负极集流体的堆叠体设置在所述经涂覆的固体电解质层上。17.如权利要求14所述的方法,其中所述正极活性材料层包括如下的至少一种:锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍钴锰氧化物、锰酸锂、或磷酸铁锂。18.如权利要求14所述的方法,其中所述固体电解质层包括如下的至少一种:li
3+x
la3m2o
12
,其中0≤x≤10;li3po4;li
x
ti
y
(po4)3,其中0<x<2和0<y<3;li
x
al
y
ti
z
(po4)3,其中0<x<2,0<y<1,和0<z<3;li
1+x+y
(al
a
ga
1-a
)
x
(ti
b
ge
1-b
)
2-x
si
y
p
3-y
o
12
,其中0≤x≤1,0≤y≤1,0≤a≤1,和0≤b≤1;li
x
la
y
tio3,其中0<x<2和0<y<3;li
x
m
y
p
z
s
w
,其中m为ge、si、或sn的至少一种,并且0<x<4,0<y<1,0<z<1,和0<w<5;li
x
n
y
,其中0<x<4和0<y<2;li
x
po
y
n
z
,其中0<x<4,0<y<5,和0<z<4;li
x
si
y
s
z
,其中0<x<3,0<y<2,和0<z<4;li
x
p
y
s
z
,其中0<x<3,0<y<3,和0<z<7;li2o;lif;lioh;li2co3;lialo2;li2o-al2o
3-sio
2-p2o
5-tio
2-geo2;或li
x
la
y
m
z
o
12
,其中m为te、nb、或zr的至少一种,并且1<x<5,0<y<4,和0<z<4。19.如权利要求14所述的方法,其中所述金属层包括锂或锂合金的至少一种。20.如权利要求14所述的方法,其中所述正极层进一步包括设置在所述正极活性材料层的表面上的正极集流体。21.如权利要求14所述的方法,其中所述石墨中间层进一步包括如下的至少一种:铁、锆、金、铂、钯、硅、银、铝、铋、锡、或锌。22.如权利要求14所述的方法,其中所述石墨中间层的厚度在约0.1微米-约0.3微米的范围内。

技术总结
二次电池包括:包括正极活性材料层的正极层;包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的金属层的负极层;设置在所述正极层和所述负极层之间的固体电解质层;以及设置在所述固体电解质层和所述负极层之间的石墨中间层,其中所述中间层包括如下石墨材料:其具有当由(110)衍射峰测量时约1000埃-约1500埃的微晶尺寸,并且具有当由(002)衍射峰测量时在c轴方向上约500埃-约800埃的六方晶面间距,所述石墨材料的纵横比在约0.44-约0.55的范围内。约0.55的范围内。约0.55的范围内。


技术研发人员:V.罗威 金敬焕 金世元 金柱植 M.巴丁 李明镇 蒋在明 Z.宋
受保护的技术使用者:康宁公司
技术研发日:2021.04.21
技术公布日:2022/12/30
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