半固态电池及其制备方法与流程

本申请涉及电池，具体涉及一种半固态电池及其制备方法。

背景技术：

1、随着电池领域的发展，锂离子电池在各个领域中均有应用。传统的锂离子电池采用易燃的有机溶液作为电解液，电池的质量和能量难以进一步提升且存在安全隐患。

2、为解决上述技术问题，现在通用的方法是用固态电解质替代电解液。但是，固态电解质在充放电过程中无法和电极活性材料完成高效的锂离子传输，进而影响电池性能。

技术实现思路

1、本申请提供了一种半固态电池及其制备方法，用于解决固态电解质在充放电过程中无法和电极活性材料完成高效的锂离子传输问题。

2、为解决上述技术问题，本申请提供一种半固态电池，半固态电池包括：正极片、负极片、设置在至少一个极片表面上的固态电解质层；其中，固态电解质层的面密度占极片面密度的10~40%；固态电解质层的厚度为3~30μm；固态电解质层原料包括固态电解质。

3、一种实施例中，固态电解质包括以下至少一种：氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、卤化物固态电解质、氮化物固态电解质、氢化物固态电解质。

4、一种实施例中，氧化物固态电解质的结构式包括以下至少一种：li(1+x1)qx1m(2-x1)(po4)3、li(7-x2)la3zr(2-x2)ax2o12、li3×x3b(2/3-x3)co3、li(3+x4)dye(1-y)f(4-z)gz；其中，0≤x1＜1，q包括al、cr、ba、fe、sc、in、lu、y、la中的至少一种，m包括fe、co、gr、mn中的至少一种，0≤x2＜1，a包括sb、nb、ta、te、w中的至少一种，0.04＜x3＜0.17，b包括la、sr、ba、nd中的至少一种，c包括al、ti、ge中的至少一种，-1＜x4＜2，0≤y≤1，0≤z≤2，d包括b、al、in、si、ge、sn、ti、w、mo中的至少一种，e包括p、as、sb、bi中的至少一种，f包括s、se中的至少一种，g包括f、cl、br、i中的至少一种。

5、一种实施例中，硫化物固态电解质的结构式包括以下至少一种：li6ps5cl、li3ps4、li2s-p2s5、li2s-ges2、li2s-sis2、li2s-ls2-p2s5；其中，l包括si、ge、sn、al中的至少一种。

6、一种实施例中，卤化物固态电解质的结构式为lix5m1am2bm3cm4dm5e；其中，1≤x5≤4，0≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，0≤d≤1，3≤e≤6，m1包括b、al、ga、in、sc、y、la、ce、lu、yb、ho、er、tb、dy中的至少一种；m2包括si、ge、sn、ti、zr、hf中的至少一种；m3包括v、nb、ta中的至少一种；m4包括o、s中的至少一种；m5包括f、c1、br、i中的至少一种。

7、一种实施例中，氮化物固态电解质的结构式包括以下至少一种：li3n、lix6pofng；其中，0＜x6≤1，0＜f≤1，0＜g≤1。

8、一种实施例中，氢化物固态电解质的结构式为libh4。

9、一种实施例中，固态电解质层原料还包括：粘结剂；其中，固态电解质、粘结剂占固态电解质层原料的质量分数分别为70~99wt％、0.5~10.5wt％。

10、本申请还提供一种半固态电池的制备方法，包括：获得极片和固态电解质层原料；将固态电解质层原料涂敷于极片的至少一个表面上，并基于极片组装获得半固态电池；其中，固态电解质层的面密度占极片面密度的10~40%；固态电解质层的厚度为3~30μm。

11、本申请还提供一种用电设备，用电设备包括半固态电池，半固态电池为用电设备提供电能。

12、本申请将固态电解质层设置在极片表面上，保证了固态电解质和极片上的活性材料紧密有效接触，这样既可以改善因为直接使用固态电解质膜导致的界面接触差的问题，又提供了有效的锂离子传输通路，因此兼顾了长寿命和倍率性能。

1.一种半固态电池，其特征在于，所述半固态电池包括：正极片、负极片、设置在至少一个极片表面上的固态电解质层；

2.根据权利要求1所述的半固态电池，其特征在于，所述固态电解质包括以下至少一种：氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、卤化物固态电解质、氮化物固态电解质、氢化物固态电解质。

3.根据权利要求2所述的半固态电池，其特征在于，所述氧化物固态电解质的结构式包括以下至少一种：li(1+x1)qx1m(2-x1)(po4)3、li(7-x2)la3zr(2-x2)ax2o12、li3×x3b(2/3-x3)co3、li(3+x4)dye(1-y)f(4-z)gz；

4.根据权利要求2所述的半固态电池，其特征在于，所述硫化物固态电解质的结构式包括以下至少一种：li6ps5cl、li3ps4、li2s-p2s5、li2s-ges2、li2s-sis2、li2s-ls2-p2s5；

5.根据权利要求2所述的半固态电池，其特征在于，所述卤化物固态电解质的结构式为lix5m1am2bm3cm4dm5e；

6.根据权利要求2所述的半固态电池，其特征在于，所述氮化物固态电解质的结构式包括以下至少一种：li3n、lix6pofng；

7.根据权利要求2所述的半固态电池，其特征在于，所述氢化物固态电解质的结构式为libh4。

8.根据权利要求1所述的半固态电池，其特征在于，所述固态电解质层原料还包括：粘结剂；

9.一种半固态电池的制备方法，其特征在于，包括：

10.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括权利要求1-8任一所述的半固态电池，所述半固态电池为所述用电设备提供电能。