本發(fā)明屬于固態(tài)電池，特別涉及一種全固態(tài)電池的制備方法。

背景技術(shù)：

1、全固態(tài)電池因其潛在的高能量密度和安全性，被視為下一代儲能技術(shù)的重要方向。然而，該類電池在充放電過程中面臨電極材料體積膨脹、界面接觸不良等挑戰(zhàn)，循環(huán)性能差，導(dǎo)致電池性能衰減和壽命縮短。傳統(tǒng)干法粘結(jié)劑(例如聚四氟乙烯，ptfe)不僅難以滿足全固態(tài)電池的特殊需求，而且其制造及處理過程對生態(tài)環(huán)境影響較大。

2、因此，亟需提供一種新的循環(huán)性能好的全固態(tài)電池。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種全固態(tài)電池的制備方法。本發(fā)明所述制備方法制備的全固態(tài)電池具有良好的循環(huán)性能，例如充放電循環(huán)200圈，對應(yīng)的容量保持率超過80％，甚至超過85％。

2、本發(fā)明的第一方面提供一種全固態(tài)電池的制備方法。

3、具體的，一種全固態(tài)電池的制備方法，包括以下步驟：

4、正極極片的制備：利用sibs和正極活性材料制備正極極片；

5、負(fù)極極片的制備：利用sibs和負(fù)極活性材料制備負(fù)極極片；

6、電解質(zhì)膜的制備：將sibs和電解質(zhì)制備得到電解質(zhì)膜；

7、將正極極片、電解質(zhì)膜、負(fù)極極片壓制、封裝，得到所述全固態(tài)電池；

8、所述電解質(zhì)膜中，所述sibs的質(zhì)量百分比為3-10％。

9、sibs是聚(苯乙烯-b-異丁烯-b-苯乙烯)三嵌段共聚物，呈白色粉末狀，是一種現(xiàn)有的物質(zhì)。

10、優(yōu)選的，所述正極極片的制備過程中，還使用了固態(tài)電解質(zhì)、導(dǎo)電劑和集流體中的至少一種，進(jìn)一步優(yōu)選的，同時使用固態(tài)電解質(zhì)、導(dǎo)電劑和集流體。

11、優(yōu)選的，所述正極活性材料選自鈷酸鋰(licoo2)、鎳鈷錳酸鋰、富鋰層狀氧化物、尖晶石氧化物、lifepo4中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述正極活性材料為鎳鈷錳酸鋰(lini0.8co0.1mn0.1o2)。

12、優(yōu)選的，所述固態(tài)電解質(zhì)選自硫化物固態(tài)電解質(zhì)、氧化物固態(tài)電解質(zhì)、聚合物固態(tài)電解質(zhì)中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述固態(tài)電解質(zhì)為硫化物固態(tài)電解質(zhì)。

13、優(yōu)選的，所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)選自li7p3s11、li3ps4、li6ps5x(x＝cl，br，i)、li11-am2-ap1+as12(m＝ge，sn，si，0＜a＜2)中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)為li6ps5cl。

14、優(yōu)選的，所述導(dǎo)電劑選自superp(乙炔黑)、科琴黑、導(dǎo)電石墨、氣相生長碳纖維、碳納米管、石墨烯中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述導(dǎo)電劑為氣相生長碳纖維。

15、優(yōu)選的，所述正極極片中，按照質(zhì)量百分比計，所述正極活性材料的含量為60-90％，所述固態(tài)電解質(zhì)的含量為5-30％，所述導(dǎo)電劑的含量為0.1-10％，所述sibs的含量為0.1-10％。

16、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述正極極片中，按照質(zhì)量百分比計，所述正極活性材料的含量為65-90％，所述固態(tài)電解質(zhì)的含量為10-20％，所述導(dǎo)電劑的含量為0.1-10％，所述sibs的含量為1-10％。

17、優(yōu)選的，所述正極極片中，所述正極活性材料為鎳鈷錳酸鋰，含量為70％(質(zhì)量百分比)，所述固態(tài)電解質(zhì)為li6ps5cl，含量為26％，所述導(dǎo)電劑為氣相生長碳纖維，含量為3％，sibs含量為1％。

18、優(yōu)選的，所述正極極片的制備過程包括以下步驟：

19、將正極活性材料、固態(tài)電解質(zhì)、導(dǎo)電劑及sibs混合攪拌，在攪拌過的程中加入溶劑調(diào)整漿料粘稠度，直至形成均勻的漿料，然后涂覆在集流體上形成正極層，通過真空干燥、壓實，形成正極極片。

20、優(yōu)選的，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為100-2000rpm；進(jìn)一步優(yōu)選的，攪拌的轉(zhuǎn)速為1000-1500rpm。

21、優(yōu)選的，所述攪拌的時長為10-60min；進(jìn)一步優(yōu)選的，攪拌的時長為20-30min。

22、優(yōu)選的，所述溶劑選自甲苯、氯苯、二甲苯、碳酸二甲酯、n-甲基甲酰胺、正己烷、二甲醚、二丁醚、1,2-乙二胺、二氯乙烷、二溴甲烷、苯甲醚、磷酸三乙酯、二甲基亞砜、二氯甲烷、1,2-乙二硫醇、、異戊醚、丁酸丁酯、異丙醚、正庚烷、己烯、乙酸乙酯或乙酸芐酯中、乙醇、甘醇、乙腈及四氫呋喃中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述溶劑為甲苯。

23、優(yōu)選的，所述真空干燥的溫度為30-100℃；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述真空干燥的溫度為40-50℃。

24、優(yōu)選的，所述真空干燥的時長為6-24h；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述真空干燥的時長為10-24h。

25、優(yōu)選的，所述負(fù)極極片的制備過程中，還使用了固態(tài)電解質(zhì)、導(dǎo)電劑和集流體中的至少一種，進(jìn)一步優(yōu)選的，同時使用固態(tài)電解質(zhì)、導(dǎo)電劑和集流體。

26、優(yōu)選的，所述負(fù)極活性材料選自石墨、硅、鈦酸鋰中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述負(fù)極活性材料為硅。

27、優(yōu)選的，所述硅的粒徑為50nm-5μm；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述硅的粒徑為50-100nm。

28、優(yōu)選的，所述固態(tài)電解質(zhì)選自硫化物固態(tài)電解質(zhì)、氧化物固態(tài)電解質(zhì)、聚合物固態(tài)電解質(zhì)中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述固態(tài)電解質(zhì)為硫化物固態(tài)電解質(zhì)。

29、優(yōu)選的，所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)選自li7p3s11、li3ps4、li6ps5x(x＝cl，br，i)、li11-am2-ap1+as12(m＝ge，sn，si，0＜a＜2)中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)為li6ps5cl。

30、優(yōu)選的，所述導(dǎo)電劑選自superp(乙炔黑)、科琴黑、導(dǎo)電石墨、氣相生長碳纖維、碳納米管、石墨烯中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述導(dǎo)電劑為氣相生長碳纖維。

31、優(yōu)選的，所述負(fù)極極片中，按照質(zhì)量百分比計，所述負(fù)極活性材料的含量為60-90％，所述固態(tài)電解質(zhì)的含量為5-30％，所述導(dǎo)電劑的含量為0.1-10％，所述sibs的含量為0.1-10％。

32、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述負(fù)極極片中，按照質(zhì)量百分比計，所述負(fù)極活性材料的含量為65-90％，所述固態(tài)電解質(zhì)的含量為10-20％，所述導(dǎo)電劑的含量為0.1-10％，所述sibs的含量為1-10％。

33、優(yōu)選的，所述負(fù)極極片中，所述負(fù)極活性材料為硅，含量為60％(質(zhì)量百分比)，所述固態(tài)電解質(zhì)為li6ps5cl，含量為30％，所述導(dǎo)電劑為氣相生長碳纖維，含量為9％，sibs含量為1％。

34、優(yōu)選的，所述負(fù)極極片的制備過程包括以下步驟：

35、將負(fù)極活性材料、固態(tài)電解質(zhì)、導(dǎo)電劑及sibs混合攪拌，在攪拌過的程中加入溶劑調(diào)整漿料粘稠度，直至形成均勻的漿料，然后涂覆在集流體上形成負(fù)極層，通過真空干燥、壓實，形成負(fù)極極片。

36、優(yōu)選的，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為100-2000rpm；進(jìn)一步優(yōu)選的，攪拌的轉(zhuǎn)速為1000-1500rpm。

37、優(yōu)選的，所述攪拌的時長為10-60min；進(jìn)一步優(yōu)選的，攪拌的時長為20-30min。

38、優(yōu)選的，所述溶劑選自甲苯、氯苯、二甲苯、碳酸二甲酯、n-甲基甲酰胺、正己烷、二甲醚、二丁醚、1,2-乙二胺、二氯乙烷、二溴甲烷、苯甲醚、磷酸三乙酯、二甲基亞砜、二氯甲烷、1,2-乙二硫醇、、異戊醚、丁酸丁酯、異丙醚、正庚烷、己烯、乙酸乙酯或乙酸芐酯中、乙醇、甘醇、乙腈及四氫呋喃中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述溶劑為甲苯。

39、優(yōu)選的，所述真空干燥的溫度為30-100℃；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述真空干燥的溫度為40-50℃。

40、優(yōu)選的，所述真空干燥的時長為6-24h；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述真空干燥的時長為10-24h。

41、優(yōu)選的，所述電解質(zhì)膜的制備過程包括以下步驟：

42、將固態(tài)電解質(zhì)、sibs混合攪拌，在攪拌過的程中加入溶劑調(diào)整漿料粘稠度，直至形成均勻的漿料，然后涂覆在襯底上形成電解質(zhì)層，通過真空干燥、壓實，形成電解質(zhì)膜。

43、優(yōu)選的，所述固態(tài)電解質(zhì)選自硫化物固態(tài)電解質(zhì)、氧化物固態(tài)電解質(zhì)、聚合物固態(tài)電解質(zhì)中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述固態(tài)電解質(zhì)為硫化物固態(tài)電解質(zhì)。

44、優(yōu)選的，所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)選自li7p3s11、li3ps4、li6ps5x(x＝cl，br，i)、li11-am2-ap1+as12(m＝ge，sn，si，0＜a＜2)中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)為li6ps5cl。

45、優(yōu)選的，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為100-2000rpm；進(jìn)一步優(yōu)選的，攪拌的轉(zhuǎn)速為1000-1500rpm。

46、優(yōu)選的，所述攪拌的時長為10-60min；進(jìn)一步優(yōu)選的，攪拌的時長為20-30min。

47、優(yōu)選的，所述真空干燥的溫度為30-100℃；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述真空干燥的溫度為40-50℃。

48、優(yōu)選的，所述真空干燥的時長為6-24h；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述真空干燥的時長為10-24h。

49、優(yōu)選的，所述溶劑選自甲苯、氯苯、二甲苯、碳酸二甲酯、n-甲基甲酰胺、正己烷、二甲醚、二丁醚、1,2-乙二胺、二氯乙烷、二溴甲烷、苯甲醚、磷酸三乙酯、二甲基亞砜、二氯甲烷、1,2-乙二硫醇、、異戊醚、丁酸丁酯、異丙醚、正庚烷、己烯、乙酸乙酯或乙酸芐酯中、乙醇、甘醇、乙腈及四氫呋喃中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述溶劑為甲苯。

50、優(yōu)選的，所述電解質(zhì)膜中，按照質(zhì)量百分比計，所述固態(tài)電解質(zhì)的含量為90-99.5％，所述sibs的含量為3-10％。

51、優(yōu)選的，所述電解質(zhì)膜中，按照質(zhì)量百分比計，所述固態(tài)電解質(zhì)的含量為90-97％，所述sibs的含量為3-10％。

52、優(yōu)選的，所述襯底選自銅箔、鋁箔、玻璃板、鋼板、pet基板、pe基板及在上述材料表面具有鍍層的產(chǎn)品；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述襯底為pet基板。

53、優(yōu)選的，在制備所述正極極片、負(fù)極極片、電解質(zhì)膜的過程中，所述sibs以sibs膠體的形式進(jìn)行使用，所述sibs膠體是將sibs與分散劑攪拌混合形成。

54、優(yōu)選的，所述分散劑選自甲苯、氯苯、二甲苯、碳酸二甲酯、n-甲基甲酰胺、正己烷、二甲醚、二丁醚、1,2-乙二胺、二氯乙烷、二溴甲烷、苯甲醚、磷酸三乙酯、二甲基亞砜、二氯甲烷、1,2-乙二硫醇、、異戊醚、丁酸丁酯、異丙醚、正庚烷、己烯、乙酸乙酯或乙酸芐酯中、乙醇、甘醇、乙腈及四氫呋喃中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述分散劑為甲苯。

55、優(yōu)選的，所述sibs膠體的制備過程中，攪拌的轉(zhuǎn)速為100-2000rpm；進(jìn)一步優(yōu)選的，攪拌的轉(zhuǎn)速為1000-1500rpm。

56、優(yōu)選的，所述sibs膠體的制備過程中，攪拌的時長為30-120min；進(jìn)一步優(yōu)選的，攪拌的時長為60-90min。

57、優(yōu)選的，所述sibs膠體的固含量為1-10％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，進(jìn)一步優(yōu)選為3-5％。

58、優(yōu)選的，將干燥的電解質(zhì)膜涂有材料的一側(cè)(即襯底表面涂有電解質(zhì)和sibs的一側(cè))與負(fù)極極片涂有材料的一側(cè)(即與集流體上涂有負(fù)極活性材料的一側(cè))貼合，之后進(jìn)行等靜壓處理，處理后將電解質(zhì)膜的襯底做脫模處理，即可得到由復(fù)合好的電解質(zhì)-負(fù)極層。

59、將正極極片貼合在上述電解質(zhì)-負(fù)極層中電解質(zhì)的另一側(cè)，形成正極-電解質(zhì)-負(fù)極結(jié)構(gòu)，封裝在鋁塑袋中進(jìn)行等靜壓處理即可得到全固態(tài)電池(即全固態(tài)軟包電芯)。

60、本發(fā)明的第二方面提供一種全固態(tài)電池。

61、一種全固態(tài)電池，由上述制備方法制備得到。

62、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：

63、(1)本發(fā)明所述全固態(tài)電池的制備過程中，選擇特定的彈性好的sibs作為粘結(jié)劑，且在電解質(zhì)膜中，sibs的含量不低于3％，能夠有效緩解電極在充放電過程中的體積膨脹，減少電極材料的粉化和脫落，維持電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而顯著提升全固態(tài)電池的循環(huán)穩(wěn)定性，例如充放電循環(huán)200圈，對應(yīng)的容量保持率超過80％，甚至超過85％。

64、(2)本發(fā)明所用的sibs材料本身環(huán)境友好，具備應(yīng)用潛力，sibs粘結(jié)劑容易分散且具有高彈性，通過sibs制備的電解質(zhì)膜能夠在成型的基礎(chǔ)上保持較高的離子電導(dǎo)率，且在循環(huán)過程中緩沖來自電極側(cè)的體積膨脹帶來的應(yīng)力，保證固-固界面完整性。