正极片、固态电池、电池组和用电设备的制作方法

本发明属于电池，涉及一种正极片、固态电池、电池组和用电设备。

背景技术：

1、固态电池作为下一代电池越来越受到业内的追捧，有望实现高能量密度和高安全性能，然而目前全固态电池的性能还有很大进步空间。正极作为固态电池的重要组成部分之一，对电池性能的提升起到关键的作用。

2、目前，通过将固态电解质与正极活性材料直接混合制备复合正极，然而这样的混合方式难以实现固态电解质与正极活性材料之间接触面积的最大化，进而使复合正极内部难以形成较好的离子传输通路和离子转运通路，影响固态电池的容量和倍率性能。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本发明提供一种正极片，该正极片中具有特殊的复合正极层，可以在充放电过程中形成较好的离子传输通路和离子转运通路，从而有效提升固态电池的倍率性能和容量。

2、本发明还提供一种固态电池，该固态电池包括上述正极片，因此该电池具有较高的倍率性能和容量。

3、本发明还提供一种电池组，该电池组包括至少两个上述固态电池，因此该电池组具有较高的倍率性能和容量。

4、本发明还提供一种用电设备，该用电设备包括上述固态电池、或上述电池组，因此该用电设备可以较好的放电性能和较高的能量存储密度。

5、本发明第一方面提供一种正极片，包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一表面的正极活性材料层；所述正极活性材料层包括复合正极活性材料颗粒和分散于所述复合正极活性材料颗粒之间的第一固态电解质；所述复合正极活性材料颗粒包括正极活性材料内核和包覆于所述内核表面的包覆层，所述包覆层包括第二固态电解质；所述包覆层的厚度与所述第一固态电解质的平均粒径的比值为0.001～0.5，所述包覆层的厚度以及所述第一固态电解质的平均粒径的单位均为μm。

6、如上所述的正极片，其中，所述第二固态电解质的弹性模量与所述第一固态电解质的弹性模量的比值为0.6～1。

7、如上所述的正极片，其中，所述第一固态电解质的弹性模量为15gpa～25gpa；和/或，所述第二固态电解质的弹性模量为10gpa～20gpa。

8、如上所述的正极片，其中，所述第一固态电解质的离子电导率≥5ms/cm；和/或，所述第二固态电解质的电导率≥1ms/cm；和/或，所述第二固态电解质的氧化电位为2.5v～4.5v。

9、如上所述的正极片，其中，所述第一固态电解质的平均粒径为0.1μm～4μm；和/或，所述第二固态电解质的平均粒径为0.001μm～1μm。

10、如上所述的正极片，其中，所述包覆层的厚度为0.001μm～1μm。

11、如上所述的正极片，其中，基于所述正极活性材料层的总质量，所述正极活性材料内核的质量含量为50％～95％，所述第一固态电解质的质量含量为0.1％～30％，所述第二固态电解质的质量含量为0.1％～30％。

12、如上所述的正极片，其中，所述第一固态电解质和所述第二固态电解质各自独立地包括氧化物电解质、硫化物电解质、聚合物电解质中的至少一种；优选地，所述第一固态电解质和所述第二固态电解质各自独立地包括硫化物电解质。

13、如上所述的正极片，其中，所述正极活性材料内核包括磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、三元材料中的至少一种。

14、本发明第二方面提供一种固态电池，包括第一方面所述的正极片。

15、本发明第三方面提供一种电池组，包括至少两个第二方面所述的固态电池。

16、本发明第四方面提供一种用电设备，包括第二方面的固态电池、或第三方面的电池组。

17、本发明通过使正极片包括特殊的复合正极层，即包括复合正极活性材料颗粒和分散于该复合正极活性材料颗粒之间的第一固态电解质，其中复合正极活性材料颗粒包括正极活性材料内核和包覆于内核表面的包覆层，该包覆层包括第二固态电解质；通过同时控制包覆层厚度与第一固态电解质平均粒径的比值不仅可以降低离子在第二固态电解质与正极活性材料内核表面的转移阻抗，还可以降低第一固态电解质中的离子传输内阻，构建了更加流畅的离子传输路径，从而可以综合提升固态电池的容量和倍率性能。

1.一种正极片，其特征在于，包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一表面的正极活性材料层；所述正极活性材料层包括复合正极活性材料颗粒和分散于所述复合正极活性材料颗粒之间的第一固态电解质；所述复合正极活性材料颗粒包括正极活性材料内核和包覆于所述内核表面的包覆层，所述包覆层包括第二固态电解质；所述包覆层的厚度与所述第一固态电解质的平均粒径的比值为0.001～0.5，所述包覆层的厚度以及所述第一固态电解质的平均粒径的单位均为μm。

2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第二固态电解质的弹性模量与所述第一固态电解质的弹性模量的比值为0.6～1。

3.根据权利要求1或2所述的正极片，其特征在于，所述第一固态电解质的弹性模量为15gpa～25gpa；和/或，所述第二固态电解质的弹性模量为10gpa～20gpa。

4.根据权利要求1-3任一项所述的正极片，其特征在于，所述第一固态电解质的离子电导率≥5ms/cm；和/或，所述第二固态电解质的电导率≥1ms/cm；和/或，所述第二固态电解质的氧化电位为2.5v～4.5v。

5.根据权利要求1-4任一项所述的正极片，其特征在于，所述第一固态电解质的平均粒径为0.1μm～4μm；和/或，所述第二固态电解质的平均粒径为0.001μm～1μm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的正极片，其特征在于，所述包覆层的厚度为0.001μm～1μm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的正极片，其特征在于，基于所述正极活性材料层的总质量，所述正极活性材料内核的质量含量为50％～95％，所述第一固态电解质的质量含量为0.1％～30％，所述第二固态电解质的质量含量为0.1％～30％。

8.根据权利要求1-7任一项所述的正极片，其特征在于，所述第一固态电解质和所述第二固态电解质各自独立地包括氧化物电解质、硫化物电解质、聚合物电解质中的至少一种；优选地，所述第一固态电解质和所述第二固态电解质各自独立地包括硫化物电解质。

9.根据权利要求1-8任一项所述的正极片，其特征在于，所述正极活性材料内核包括磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、三元材料中的至少一种。

10.一种固态电池，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的正极片。

11.一种电池组，其特征在于，包括至少两个权利要求10所述的固态电池。

12.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求10所述的固态电池、或权利要求11所述的电池组。