一种负极及包括该负极的固态电池的制作方法

本发明属于电池，涉及一种负极及包括该负极的固态电池。

背景技术：

1、固态电池作为最接近应用的下一代电池，一直是行业研究重点。固态电池的核心材料是固态电解质，根据固态电解质材料不同分为聚合物电解质、氧化物电解质、硫化物电解质、卤化物电解质，其中聚合物电解质室温锂离子电导率较低，氧化物电解质界面稳定性差，应用前景一般。但是硫化物电解质和卤化物电解质具有较高的电导率，具有较好的应用前景。

2、固态电池包括正极、负极和固态电解质，其中负极包括固态电解质、负极活性物质、导电剂和粘结剂。为了提高固态电池的能量密度，优先考虑使用高克容量负极活性物质以获得更高能量密度。但是高克容量负极活性物质在充放电循环过程中会存在较大的体积变化，而体积变化会破坏负极内导锂导电子通道，如何改善负极的循环稳定性是固态电池应用难点。

技术实现思路

1、为了改善现有固态电池中负极在循环过程中内阻增加、循环性能变差等问题，本发明提供一种负极及包括该负极的固态电池。所述负极具有良好的导锂导电子功能，可以有效改善固态电池的循环性能并降低电池内阻。

2、本发明目的是通过如下技术方案实现的：

3、一种负极，所述负极包括负极集流体和设置在负极集流体至少一侧表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性物质、固态电解质和添加剂；

4、所述添加剂选自具有m-a结构或a-m-a结构的物质，其中m基团的主链为聚乙二醇、聚丙二醇或聚硅氧烷；a基团中至少含有一个碳碳双键。

5、本发明的有益效果：

6、随着常规固态电池充放电的进行，锂离子与负极材料发生的合金化和去合金化会导致负极材料表面形成孔隙，在负极内部形成非连续导锂通道。固态电池在使用过程中会面临电池内阻增加，电池容量衰减过快等问题。

7、本发明的负极包括添加剂，所述添加剂具有较强的非结晶性，所述添加剂的锂离子电导率达到10-3ms/cm，接近固态电解质的电导率；所述添加剂不易被还原，其与固态电解质、粘结剂、负极活性物质和导电剂之间的稳定性好，加入到负极中不会导致负极出现不稳定等情况；所述添加剂具有碳碳双键，这使得其可以在负极内部原位固化，改善负极内部导锂离子通道，解决循环过程导致的电池内阻增加的问题；同时所述添加剂中的碳碳双键还可以在固态电解质表面发生界面反应，在界面生成稳定柔软的界面膜，改善固态电解质的稳定性和固固界面接触，进一步降低电池内阻；所述添加剂具有良好的柔韧性，在固态电池充放电过程中，负极存在较大的体积变化时，所述添加剂可以填充到负极的孔隙中形成连续导锂通道，降低电池内阻，改善固态电池的循环性能，提升固态电池产品竞争力。

技术特征：

1.一种负极，所述负极包括负极集流体和设置在负极集流体至少一侧表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性物质、固态电解质和添加剂；

2.根据权利要求1所述的负极，其特征在于，所述添加剂具有式1或式2所示的结构式：

3.根据权利要求1或2所述的负极，其特征在于，所述添加剂的数均分子量小于等于5000；优选地，所述添加剂的数均分子量为300～3000；

4.根据权利要求1-3任一项所述的负极，其特征在于，所述负极活性物质层还包括导电剂和粘结剂。

5.根据权利要求4所述的负极，其特征在于，所述负极活性物质层包括如下质量分数的各组分：0.95～9wt％的固态电解质、0.5～3wt％的导电剂、84～98wt％的负极活性物质、0.5～2wt％的粘结剂和0.05～2wt％的添加剂。

6.根据权利要求1-5任一项所述的负极，其特征在于，所述固态电解质包括硫化物电解质和/或卤化物电解质；

7.根据权利要求1-6任一项所述的负极，其特征在于，所述负极活性物质选自人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、中间相微球、富勒烯、石墨烯、锂金属、硼及其衍生物、铝及其衍生物、镁及其衍生物、铋及其衍生物、镍及其衍生物、银及其衍生物、锌及其衍生物、钛及其衍生物、镓及其衍生物、铟及其衍生物、锡及其衍生物、氮化锂、氮化铜中至少一个。

8.根据权利要求1-7任一项所述的负极，其特征在于，所述负极的单面面密度为2～15mg/cm2；

9.一种固态电池；所述固态电池包括权利要求1-8任一项所述的负极。

10.根据权利要求9所述的固态电池，其特征在于，所述固态电池还包括正极和固态电解质层，所述固态电解质层设置在正极和负极之间；所述固态电解质层包括固态电解质，所述固态电解质包括硫化物电解质和卤化物电解质中的至少一种。

技术总结
本发明涉及一种负极及包括该负极的固态电池。所述负极包括添加剂；所述添加剂选自具有M‑A或A‑M‑A结构结构的物质，其中M基团的主链为聚乙二醇、聚丙二醇或聚硅氧烷；A基团中至少含有一个碳碳双键。所述添加剂加入到负极中不会导致负极出现不稳定等情况；所述添加剂具有碳碳双键，这使得其可以在负极内部原位固化，改善负极内部导锂离子通道，解决循环过程导致的电池内阻增加的问题；同时所述添加剂中的碳碳双键还可以在固态电解质表面发生界面反应，在界面生成稳定柔软的界面膜，改善固态电解质的稳定性和固固界面接触，进一步降低电池内阻。

技术研发人员：唐伟超,李素丽,赵伟,杨翔杰,李双,梁春梅
受保护的技术使用者：珠海冠宇电池股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12