一种固态电池及其制备工艺的制作方法

1.本公开涉及固态电池技术领域，具体地，涉及一种固态电池及其制备工艺。


背景技术：

2.随着人类工业的飞速发展，对能源依赖逐渐增加，能源形势越来越严峻，锂离子电池作为一种高效、清洁的化学储能器件越来越受到学术界和工业界的重视，并开展了大量的研究与探索。近年来，全球各国政府都在大力推进锂离子电池在汽车上的应用，锂离子电池目前已经基本占据了全球的电动汽车市场，未来也有可能大规模应用于电网储能市场。在电动汽车中，能量密度和安全性是动力电池性能的重要指标。
3.全球新能源电动汽车的销量在逐年增长，但是随之而来的是安全事故的增加，安全性问题日益凸显。安全性问题已经严重阻碍了锂离子电池的进一步发展和应用。电动汽车使用的锂离子电池主要采用有机液态电解液，其自身电化学窗口较窄(＜4.8v)，电解液可能在正负极侧发生副反应，消耗锂离子并产生更多副产物，其工作的温度区间也较窄(＜80℃)，具有工作电压低、高温下难使用的缺点。采用液态电解液的电池极有可能在生产或使用过程中发生漏液，带来一定的安全隐患。同时液态电解液含有很多低熔点有机溶剂，具有沸点低、闪点低、易燃易挥发等缺点，是影响电池安全性能的主要因素之一。
4.固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。与传统的锂离子电池相比，其最大的特点是采用了固态电解质替代了液态电解液，具有高能量密度、高安全性、高温性能好等特点，是未来锂电池的发展方向。(1)高能量密度，部分固态电解质材料有很宽的电化学窗口，其具有的高强度可以防止锂枝晶的刺穿，这些特性使得高电压正极材料和具有高克容量的锂金属负极有望引入电池，提升电池整体的能量密度成为可能。(2)安全性是固态电池最突出的优点，因固态电解质具有不挥发、无泄漏的特点，无机固态电解质具有不易燃性，从根本上消除了电解液泄露、易燃烧的安全隐患。(3)高温性能好，固态电解质能在较宽的温度范围内保持传输离子的能力，因此固态电池的工作温度范围也更宽，尤其是高温下。
5.然而固态电池现阶段面临很多技术难点，其商业化还面临着诸多挑战。其中固态电解质与极片界面阻抗高是急需攻克的技术难点之一。固态电解质与电极之间的接触方式为固
‑
固接触，界面无润湿性，形成很大的界面接触电阻，降低了界面处的li

迁移动力学，严重影响电池性能。
6.目前公开资料显示有很多从结构方面改善固态电池界面阻抗的文献。其中cn111009682a及cn111834626a提出在正极片和负极片之间放置两层厚度和粗糙度均不同的第一固态电解质、第二固态电解质来改善界面阻抗。但从本质上讲，这些方案中固态电解质与极片之间仍然是固与固、点与点之间的接触，接触面积小，界面阻抗仍较大。


技术实现要素：

7.本公开的目的是提供一种固态电池及其制备工艺，该固态电池界面阻抗小，倍率
性能较好。
8.为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种制备固态电池的工艺，该工艺包括以下步骤：
9.s1、将含有第一凝胶电解质的第一溶液涂布在正极片的正极材料层上，除去所述第一溶液中的第一溶剂，形成覆有第一凝胶电解质层的第一极片；将含有第二凝胶电解质的第二溶液涂布在负极片的负极材料层上，除去所述第二溶液中的第一溶剂，形成覆有第二凝胶电解质层的第二极片；
10.s2、按照第一极片、固态电解质、第二极片的顺序依次层叠后进行热压处理。
11.本公开第二方面提供采用本公开第一方面所述的工艺制备的固态电池。
12.本公开第三方面提供一种固态电池，所述固态电池包括依次层叠设置的正极片、固态电解质层和负极片；所述正极片与所述固态电解质层之间设置有第一凝胶电解质层，并且/或者，所述固态电解质层与所述负极片之间设置有第二凝胶电解质层；
13.其中，所述第一凝胶电解质层的至少部分延伸入所述正极片和/或所述固态电解质层中；并且/或者，所述第二凝胶电解质层的至少部分延伸入所述负极片和/或所述固态电解质层中。
14.通过上述技术方案，本公开通过在正极片与固态电解质之间和/或负极片与固态电解质之间分别增加凝胶电解质层，并且通过热压处理的方式，使凝胶电解质软化并伸入到极片的正(负)极材料层和/或固态电解质层中，使得与固态电解质和正负极片的接触更加紧密，增大固态电解质与极片之间接触面积，降低界面阻抗，解决了现有固态电池固态电解质与极片点与点之间接触，带来的接触面积小的缺点。制备出的固态电池界面阻抗小，倍率性能较好。
15.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
16.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
17.图1是本技术的一种实施方式中的固态电池结构示意图。
18.附图标记说明
19.1、正极片
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2、第一凝胶电解质层
20.3、片状固态电解质层
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
4、第二凝胶电解质层
21.5、负极片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6、第一极片
22.7、第二极片
具体实施方式
23.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
24.本公开第一方面提供一种制备固态电池的工艺，该工艺包括以下步骤：
25.s1、将含有第一凝胶电解质的第一溶液涂布在正极片的正极材料层上，除去所述第一溶液中的第一溶剂，形成覆有第一凝胶电解质层的第一极片；将含有第二凝胶电解质
的第二溶液涂布在负极片的负极材料层上，除去所述第二溶液中的第一溶剂，形成覆有第二凝胶电解质层的第二极片；
26.s2、按照第一极片、固态电解质、第二极片的顺序依次层叠后进行热压处理。
27.本公开通过在正极片与固态电解质之间和/或负极片与固态电解质之间分别增加凝胶电解质层，并且通过热压处理的方式，使凝胶电解质软化并伸入到极片的正(负)极材料层和/或固态电解质层中，使得与固态电解质和正(负)极片的接触更加紧密，增大固态电解质与极片之间接触面积，降低阻抗，解决了现有固态电池中固态电解质与极片点与点之间接触，带来的接触面积小的缺点。制备出的固态电池界面阻抗小，倍率性能较好。
28.在本公开的一种实施方式中，步骤s1中，所述第一溶液和第二溶液各自独立地包括有机聚合物、锂盐、第一溶剂和添加剂；其中，第一溶液与第二溶液的组分种类和含量相同或者不相同。
29.在本公开的一种实施方式中，有机聚合物为本领域常规的，可以包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯、聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚环氧丙烷、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸树脂、聚氧乙烯和聚苯乙烯中的一种或几种；优选为聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯。
30.在本公开的一种实施方式中，锂盐为本领域常规的，可以包括六氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂和高氯酸锂中的一种或几种；优选为六氟磷酸锂。
31.在本公开的一种实施方式中，第一溶剂为本领域常规的有机溶剂，能溶解有机聚合物和锂盐即可，在此不做特殊限定。第一溶剂可以包含n
‑
甲基吡咯烷酮、烯烃类有机溶剂、酯类有机溶剂、醚类有机溶剂和砜类有机溶剂中的一种或几种；具体可以包括n
‑
甲基吡咯烷酮、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、n,n
‑
二甲基乙酰胺、γ
‑
丁内酯、四氢呋喃、2
‑
甲基四氢呋喃、1,3
‑
二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2
‑
二甲氧丙烷、二甲基砜、二甲醚、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二甲酯和亚硫酸二乙酯或冠醚中的一种或几种；优选为碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂，或者n
‑
甲基吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂。
32.在本公开的一种实施方式中，所述添加剂包括成膜剂、高低温性能改进剂、过充保护剂、导电添加剂和阻燃剂中的一种或几种；具体可以包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3
‑
丙磺酸内酯、1,4
‑
丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸亚乙酯、氯代甲酸甲酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、二甲基亚砜、乙酰胺、二氮杂苯、间二氮杂苯、冠醚12
‑
冠
‑
4、冠醚18
‑
冠
‑
6、4
‑
氟苯甲醚、氟代链状醚、二氟代甲基碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯、三氟乙基膦酸、溴代丁内酯、三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、磷酸酯、亚磷酸酯、磷腈、乙醇胺、n,n
‑
二甲基三氟乙酰胺、环丁基砜、1,3
‑
二氧环戊烷、三氟乙基亚磷酸、丁二酸酐、联苯醚、乙腈、长链烯烃、三氧化二铝、氧化镁和碳酸锂中的一种或几种；优选为碳酸乙烯亚乙酯。
33.在本公开的一种实施方式中，按照质量百分数计，以第一溶液的总质量为基准，第一溶液中含有1
‑
65重量％的有机聚合物、1
‑
50重量％的锂盐、10
‑
55重量％的第一溶剂和0.5
‑
10重量％的添加剂；优选地，含有30
‑
50重量％的有机聚合物、10
‑
40重量％的锂盐、29
‑
50重量％的第一溶剂和1
‑
5重量％的添加剂。
34.在本公开的一种实施方式中，按照质量百分数计，以第二溶液的总质量为基准，第二溶液中含有1
‑
65重量％的有机聚合物、1
‑
50重量％的锂盐、10
‑
55重量％的第一溶剂和0.5
‑
10重量％的添加剂；优选地，含有30
‑
50重量％的有机聚合物、10
‑
40重量％的锂盐、29
‑
50重量％的第一溶剂和1
‑
5重量％的添加剂。
35.在本公开的一种实施方式中，步骤s2中，热压处理的条件包括：温度为30
‑
150℃，压力为0.02
‑
2.0mpa，压力持续时间为0.5
‑
5min；优选地，热压处理的条件包括：温度为80
‑
120℃，压力为0.06
‑
1.6mpa，压力持续时间为1
‑
3min。对组装完成后的电池进行热压处理，可以使凝胶电解质软化，粘度降低，流动性增强，进而可以浸润到固态电解质和正负极片中，冷却后固化，可以实现固态电解质与正负极片之间良好的接触，降低界面阻抗，提高固态电池的性能。
36.在本公开的一种实施方式中，步骤s2中，第一极片的第一凝胶电解质层朝向固态电解质，第二极片的第二凝胶电解质层朝向固态电解质，即形成第一凝胶电解质层
‑
固态电解质
‑
第二凝胶电解质的结构。
37.在本公开的一种实施方式中，按照第一极片、固态电解质、第二极片的顺序依次层叠后置于电池壳体内，对电池壳体进行封口组装，然后进行热压处理。其中，组装方式为本领域常规的，不做具体限制。
38.在本公开的一种实施方式中，所述制备工艺还包括：
39.将含有第二溶剂的正极浆料均匀涂布在第一集流体的一侧，除去第二溶剂，得到包含正极材料层的所述正极片；将含有第三溶剂的负极浆料均匀涂布在第二集流体的一侧，除去第三溶剂，得到包含负极材料层的所述负极片。其中，除去第二溶剂和第三溶剂的方法分别包括加热、真空和光照的一种或几种。此为本领域常规的，在此不做具体要求，能够达到除去溶剂的目的即可，例如可以为真空干燥、鼓风加热等，除去溶剂后，需将极片压实备用。
40.在本公开的一种实施方式中，第一集流体和第二集流体各自独立地包括铝箔、铜箔、铁箔、镍箔、钛箔、锡箔和锌箔中的一种或几种；优选地，第一集流体为铝箔；第二集流体为铜箔。此操作为本领域常规的，在此不做特殊限制。其中，第一集流体的厚度为1
‑
25μm，优选为8
‑
20μm；第二集流体的厚度为1
‑
25μm，优选为6
‑
15μm。
41.在本公开的一种实施方式中，正极浆料包括正极活性材料、第一导电剂、第一粘结剂和第二溶剂；负极浆料包括负极活性材料、第二导电剂、第二粘结剂和第三溶剂。
42.在本公开的一种实施方式中，正极活性材料包括硫、licoo2、linio2、lini
x
co1‑
x
o2(0＜x＜1)、lini
1/3
mn
1/3
co
1/3
o2、lini
0.6
mn
0.2
co
0.2
o2、lini
0.8
mn
0.1
co
0.1
o2、lini
0.85
co
0.1
al
0.05
o2、limn2o4、lini
0.5
mn
1.5
o4、富锂锰基材料和磷酸锂盐中的一种或几种；其中富锂锰基材料为li[li
m
(mnm)1‑
m
]o2(0＜m＜1)，其中m为ni、co、fe中的一种或几种，磷酸锂盐为linpo4，其中，n为fe、mn中的一种或几种；具体地，正极活性材料可以为licoo2。
[0043]
在本公开的一种实施方式中，负极活性材料包括锂、锂合金、钛酸锂、碳基材料、硅基材料和锡基材料中的一种或几种；其中，锂合金为li
n
y(n选自1、2或3)，其中y为in、b、al、ga、sn、si、ge、pb、as、bi、sb、cu、ag、zn中的一种或几种、碳基材料包括人造石墨、天然石墨、无定形碳、中间相碳微球，硅基材料包括硅碳材料、硅氧材料、纳米硅；具体地，负极活性材
料可以为人造石墨。
[0044]
在本公开的一种实施方式中，第一导电剂和第二导电剂各自独立地包括乙炔黑、炭黑、碳纳米管、石墨烯和碳纤维中的一种或几种；具体地，第一导电剂和第二导电剂都为炭黑。
[0045]
在本公开的一种实施方式中，第一粘结剂和第二粘结剂各自独立地包括聚偏氟乙烯、羟甲基纤维素钠、丁苯橡胶和聚丙烯酸中的一种或几种；具体地，第一粘结剂为聚偏氟乙烯，第二粘结剂为丁苯橡胶和羟甲基纤维素钠的混合物。
[0046]
在本公开的一种实施方式中，第二溶剂和第三溶剂各自独立地包括水、n
‑
甲基吡咯烷酮和乙醇中的一种或几种；具体地，第二溶剂为n
‑
甲基吡咯烷酮，第三溶剂为水。
[0047]
在本公开的一种实施方式中，正极活性材料、第一导电剂、第一粘结剂和第二溶剂的质量比为1：(0.005
‑
0.1)：(0.005
‑
0.1)：(0.1
‑
0.6)，优选为1：(0.005
‑
0.05)：(0.005
‑
0.05)：(0.2
‑
0.5)；负极活性材料、第二导电剂、第二粘结剂和第三溶剂的质量比为1：(0.005
‑
0.1)：(0.005
‑
0.1)：(0.1
‑
0.6)，优选为1：(0.005
‑
0.05)：(0.005
‑
0.05)：(0.2
‑
0.5)。
[0048]
在本公开的一种实施方式中，固态电解质包括氧化物固态电解质、硫化物固态电解质和聚合物固态电解质中的一种或几种，例如可以为磷酸钛铝锂；固态电解质优选为粉末状，压制成片状备用。
[0049]
在本公开的一种实施方式中，第一极片的厚度为5
‑
500μm，第二极片的厚度为5
‑
500μm；优选地，第一极片的厚度为60
‑
200μm，第二极片的厚度为50
‑
180μm。
[0050]
在本公开的一种实施方式中，步骤s1中，除去第一溶剂的方法包括加热、真空和光照中的一种或几种。此为本领域常规的，在此不做具体要求，能够达到除去溶剂的目的即可，例如可以为真空干燥、鼓风加热等。
[0051]
在本公开的一种实施方式中，第一溶液、第二溶液、正极浆料和负极浆料的涂布方式分别为转移或挤压式涂布；上述操作为本领域常规的，在此不做特殊要求。需要注意的是，所有涂布均需保证涂布均匀，使形成的第一凝胶电介质层、第二凝胶电介质层、正极材料层和负极材料层厚度均匀，有利于提高固态电池的性能。
[0052]
本公开第二方面提供采用本公开第一方面所述的制备工艺制备的固态电池。
[0053]
本公开第三方面提供一种固态电池，所述固态电池包括依次层叠设置的正极片、固态电解质层和负极片；所述正极片与所述固态电解质层之间设置有第一凝胶电解质层，并且/或者，所述固态电解质层与所述负极片之间设置有第二凝胶电解质层；
[0054]
其中，所述第一凝胶电解质层的至少部分延伸入所述正极片和/或所述固态电解质层中；并且/或者，所述第二凝胶电解质层的至少部分延伸入所述负极片和/或所述固态电解质层中。
[0055]
在本公开中，“所述第一凝胶电解质层的至少部分延伸入所述正极片和/或所述固态电解质层”是指第一凝胶电解质层的一部分或者全部填入正极片和/或固态电解质层表面的凹陷处，和/或，填充至正极片和/或固态电解质层的孔隙中，形成第一凝胶电解质层掺入至正极片和/或固态电解质层的结构。这种固态电池结构中凝胶电解质层与正负极片和固态电解质层充分接触，降低界面电阻，提高电池的倍率性能。
[0056]
在本公开的一种实施方式中，固态电池包括依次层叠设置的正极片、第一凝胶电
解质层、固态电解质层、第二凝胶电解质层和负极片；其中，第一凝胶电解质层的至少部分分别延伸入正极片和固态电解质层中；第二凝胶电解质层的至少部分分别延伸入负极片和固态电解质层中。
[0057]
在本公开的一种实施方式中，第一凝胶电解质层和第二凝胶电解质层分别包括有机聚合物、锂盐和添加剂。
[0058]
在本公开的一种实施方式中，按照质量百分数计，以所述第一凝胶电解质层的总质量为基准，所述第一凝胶电解质层中含有15
‑
85重量％的有机聚合物、10
‑
60重量％的锂盐和0.5
‑
30重量％的添加剂，优选含有40
‑
80重量％的有机聚合物、15
‑
45重量％的锂盐和0.5
‑
20重量％的添加剂。
[0059]
在本公开的一种实施方式中，按照质量百分数计，以所述第二凝胶电解质层的总质量为基准，所述第二凝胶电解质层中含有15
‑
85重量％的有机聚合物、10
‑
60重量％的锂盐和0.5
‑
30重量％的添加剂，优选含有40
‑
80重量％的有机聚合物、15
‑
45重量％的锂盐和0.5
‑
20重量％的添加剂。
[0060]
在本公开的一种实施方式中，有机聚合物为本领域常规的，可以包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯、聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚环氧丙烷、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸树脂、聚氧乙烯和聚苯乙烯中的一种或几种；优选为聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯。
[0061]
在本公开的一种实施方式中，锂盐为本领域常规的，可以包括六氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂和高氯酸锂中的一种或几种；优选为六氟磷酸锂。
[0062]
在本公开的一种实施方式中，所述添加剂包括成膜剂、高低温性能改进剂、过充保护剂、导电添加剂和阻燃剂中的一种或几种；具体可以包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3
‑
丙磺酸内酯、1,4
‑
丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸亚乙酯、氯代甲酸甲酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、二甲基亚砜、乙酰胺、二氮杂苯、间二氮杂苯、冠醚12
‑
冠
‑
4、冠醚18
‑
冠
‑
6、4
‑
氟苯甲醚、氟代链状醚、二氟代甲基碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯、三氟乙基膦酸、溴代丁内酯、三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、磷酸酯、亚磷酸酯、磷腈、乙醇胺、n,n
‑
二甲基三氟乙酰胺、环丁基砜、1,3
‑
二氧环戊烷、三氟乙基亚磷酸、丁二酸酐、联苯醚、乙腈、长链烯烃、三氧化二铝、氧化镁和碳酸锂中的一种或几种；具体地，可以为碳酸乙烯亚乙酯。
[0063]
在本公开的一种实施方式中，正极片包括第一集流体和正极材料层，正极材料层靠近固态电解质层；负极片包括第二集流体和负极材料层，负极材料层靠近固态电解质层；即形成第一集流体
‑
正极材料层
‑
第一凝胶电解质层
‑
固态电解质层
‑
第二凝胶电解质层
‑
负极材料层
‑
第二集流体的固态电池结构。
[0064]
在本公开的一种实施方式中，固态电解质层包括氧化物固态电解质、硫化物固态电解质和聚合物固态电解质中的一种或几种，例如可以为磷酸钛铝锂。
[0065]
在本公开的一种实施方式中，正极片和第一凝胶电解质层的总厚度为5
‑
500μm，负极片和第二凝胶电解质层和总厚度为5
‑
500μm；优选地，正极片和第一凝胶电解质层的总厚度为60
‑
200μm，负极片和第二凝胶电解质层和总厚度为50
‑
180μm。
[0066]
在本公开的一种实施方式中，正极材料层包括正极活性材料、第一导电剂、第一粘
结剂；负极浆料层包括负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂。
[0067]
在本公开的一种实施方式中，第一集流体和第二集流体各自独立地包括铝箔、铜箔、铁箔、镍箔、钛箔、锡箔和锌箔中的一种或几种；优选地，第一集流体为铝箔；优选地，第二集流体为铜箔。
[0068]
在本公开的一种实施方式中，第一集流体的厚度为1
‑
25μm，优选为8
‑
20μm；第二集流体的厚度为1
‑
25μm，优选为6
‑
15μm。
[0069]
在本公开的一种实施方式中，正极活性材料包括硫、licoo2、linio2、lini
x
co1‑
x
o2(0＜x＜1)、lini
1/3
mn
1/3
co
1/3
o2、lini
0.6
mn
0.2
co
0.2
o2、lini
0.8
mn
0.1
co
0.1
o2、lini
0.85
co
0.1
al
0.05
o2、limn2o4、lini
0.5
mn
1.5
o4、富锂锰基材料和磷酸锂盐中的一种或几种；其中富锂锰基材料为li[li
x
(mnm)1‑
x
]o2，其中m为ni、co、fe中的一种或几种，磷酸锂盐为linpo4，其中，n为fe、mn中的一种或几种；具体地，正极活性材料可以为licoo2。
[0070]
在本公开的一种实施方式中，负极活性材料包括锂、锂合金、钛酸锂、碳基材料、硅基材料和锡基材料中的一种或几种；其中，锂合金为li
n
y(n选自1、2或3)，其中y为in、b、al、ga、sn、si、ge、pb、as、bi、sb、cu、ag、zn中的一种或几种、碳基材料包括人造石墨、天然石墨、无定形碳、中间相碳微球，硅基材料包括硅碳材料、硅氧材料、纳米硅；具体地，负极活性材料可以为人造石墨。
[0071]
在本公开的一种实施方式中，第一导电剂和第二导电剂各自独立地包括乙炔黑、炭黑、碳纳米管、石墨烯和碳纤维中的一种或几种；具体地，第一导电剂和第二导电剂都为炭黑。
[0072]
在本公开的一种实施方式中，第一粘结剂和第二粘结剂各自独立地包括聚偏氟乙烯、羟甲基纤维素钠、丁苯橡胶和聚丙烯酸中的一种或几种；具体地，第一粘结剂为聚偏氟乙烯，第二粘结剂为丁苯橡胶和羟甲基纤维素钠的混合物。
[0073]
在本公开的一种实施方式中，正极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为1：(0.005
‑
0.1)：(0.005
‑
0.1)，优选为1：(0.005
‑
0.05)：(0.005
‑
0.05)；负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂的摩尔比为质量比为1：(0.005
‑
0.1)：(0.005
‑
0.1)，优选为1：(0.005
‑
0.05)：(0.005
‑
0.05)。
[0074]
需要注意的是，第一凝胶电解质层、第二凝胶电解质层、正极材料层和负极材料层厚度均匀，有利于提高电池的性能。
[0075]
在本公开的一种实施方式中，如图1所示，制备出的固态电池包括依次层叠的正极片1、第一凝胶电介质层2、片状固态电解质层3、第二凝胶电解质层4和负极片5，其中，正极片1和第一凝胶电介质层2组成第一极片6，负极片5和第二凝胶电解质层4组成第二极片7。正极片1包括第一集流体和正极材料层(未在图中示出)，正极材料层朝向第一凝胶电介质层2，负极片5包括第二集流体和负极材料层(未在图中示出)，负极材料层朝向第二凝胶电介质层4。
[0076]
以下实施例1
‑
6用于说明本公开的固态电池及其制备工艺。
[0077]
实施例1
[0078]
(1)制备正极片
[0079]
将正极活性材料licoo2、第一导电剂炭黑、第一粘结剂聚偏氟乙烯、第二溶剂n
‑
甲基吡咯烷酮按照92：3：5：40的质量比搅拌混合均匀，均匀涂布在15μm铝箔上，真空干燥除去
溶剂，压实后作为正极片。
[0080]
(2)制备负极片
[0081]
将负极材料人造石墨、第二导电剂炭黑、第二粘结剂丁苯橡胶、第二粘结剂羧甲基纤维素钠、第三溶剂水按照94：1.5：1.5：3：40的质量比搅拌混合均匀，均匀涂布在8μm铜箔上，真空干燥除去溶剂，压实后作为负极片。
[0082]
(3)第一溶液和第二溶液的配制
[0083]
以溶液的总质量为基准，按照如下质量百分数分别配制第一溶液和第二溶液：35重量％的聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯、40重量％的n
‑
甲基吡咯烷酮、18重量％的六氟磷酸锂、2重量％的碳酸乙烯酯、2重量％的碳酸丙烯酯、2重量％的碳酸甲乙酯和1重量％的碳酸乙烯亚乙酯。
[0084]
(4)制备固态电解质层
[0085]
将磷酸钛铝锂固态电解质粉末压制成片状，作为片状固态电解质备用。
[0086]
(5)制备固态电池
[0087]
将第一溶液均匀涂布在正极片上，80℃真空烘干0.5小时后为第一极片，裁切为直径10mm的圆片，厚度为80μm；将第二溶液均匀涂布在负极片上，80℃真空烘干0.5小时后为第二极片，裁切为直径10mm的圆片，厚度为110μm。按照第一极片、片状固态电解质、第二极片的顺序层叠放入扣式电池壳体，用封口机对电池壳封装，完成扣式电池组装。
[0088]
(6)热压
[0089]
组装完成后对扣式电池进行热压处理，热压处理的温度为110℃，压力为1.0mpa，压力持续时间为2min。
[0090]
(7)电池倍率测试
[0091]
将上述固态电池的工作电压范围设置为3v～4.2v，以0.1c(电流密度为0.15ma/cm2)的电流恒流充电至4.2v然后恒压至0.01c截止，然后分别以0.1c、0.2c、0.5c、1c电流放电至3v，分别获得电池在0.1c、0.2c、0.5c、1c倍率放电下的克容量，结果列于表1。
[0092]
实施例2
[0093]
采用与实施例1相同的方法制备固态电池，区别仅在于，热压条件为：温度为90℃，压力为0.8mpa，压力持续时间为3min。制备完成后采用与实施例1相同的方法进行电池倍率测试，结果列于表1。
[0094]
实施例3
[0095]
采用与实施例1相同的方法制备固态电池，区别仅在于，热压条件为：温度为60℃，压力为0.4mpa，压力持续时间为0.5min。制备完成后采用与实施例1相同的方法进行电池倍率测试，结果列于表1。
[0096]
实施例4
[0097]
采用与实施例1相同的方法制备固态电池，区别仅在于，热压条件为：温度为140℃，压力为0.4mpa，压力持续时间为5min。制备完成后采用与实施例1相同的方法进行电池倍率测试，结果列于表1。
[0098]
实施例5
[0099]
采用与实施例1相同的方法制备固态电池，区别仅在于，热压条件为：温度为60℃，压力为2.0mpa，压力持续时间为5min。制备完成后采用与实施例1相同的方法进行电池倍率
测试，结果列于表1。
[0100]
实施例6
[0101]
采用与实施例1相同的方法制备固态电池，区别仅在于，将第一溶液和第二溶液中的聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯替换为等质量的聚偏氟乙烯。制备完成后采用与实施例1相同的方法进行电池倍率测试。结果列于表1。
[0102]
对比例1
[0103]
采用与实施例1相同的方法制备固态电池，区别仅在于，电池组装完成后，不进行热压处理。制备完成后采用与实施例1相同的方法进行电池倍率测试。结果列于表1。
[0104]
对比例2
[0105]
采用与实施例1相同的方法制备固态电池，区别仅在于，不含有凝胶电解质层，但组装完成后进行热压处理。制备完成后采用与实施例1相同的方法进行电池倍率测试，结果列于表1。
[0106]
对比例3
[0107]
采用与实施例1相同的方法制备固态电池，区别仅在于，不含有凝胶电解质层，且组装完成后无热压处理。制备完成后采用与实施例1相同的方法进行电池倍率测试，结果列于表1。
[0108]
表1
[0109][0110]
根据表1数据可知，本公开制备固态电池的工艺能够显著提高电池的倍率性能，制备出的固态电池固态电解质与极片之间界面接触良好、电池阻抗低；并且在优选的热压处理条件范围内，即温度为80
‑
120℃，压力为0.06
‑
1.6mpa，压力持续时间为1
‑
3min，固态电池的倍率性能更好。
[0111]
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0112]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0113]
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。