室温可操作的全固态电池的制作方法

专利2025-11-27  1


本公开涉及一种室温可操作的全固态电池。


背景技术:

1、全固态电池包括:阴极(cathode)复合层,粘合到阴极集流体;阳极(anode)复合层,粘合到阳极集流体;以及固体电解质层,插设在阴极复合层和阳极复合层之间。阳极复合层包括诸如石墨、硅等的阳极活性材料和固体电解质。固体电解质在阳极复合层中传导锂离子。然而,由于固体电解质比液体电解质具有更大的比重,因此全固态电池的能量密度低于锂离子电池的能量密度。

2、提供了一种使用锂金属作为全固态电池的阳极的锂金属电池,以增加全固态电池的能量密度。然而,锂金属电池的商业化有范围从诸如界面连接、锂枝晶生长等研究技术问题到诸如价格、大面积形成等工业技术问题的许多障碍要克服。

3、最近,正在对储存型无阳极全固态电池进行研究,在该电池中,去除了阳极,锂离子作为锂金属直接沉淀在阳极集流体上。


技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种能够使由于锂金属沉淀引起的体积膨胀效应最小化的全固态电池。

2、本公开的另一目的是提供一种锂金属可以在室温下沉淀和/或电沉积在阳极集流体的界面上的全固态电池。

3、本公开的目的不限于上述内容。本公开的目的通过以下描述来理解,并且通过权利要求书中描述的电池及其组合来实现。

4、本公开提供一种全固态电池,该全固态电池包括:阳极集流体;锂诱导层,设置在阳极集流体上;固体电解质层,设置在锂诱导层上;阴极层,设置在固体电解质层上;以及阴极集流体,设置在阴极层上,其中,锂诱导层可以包括多个中间层,并且中间层可以包括:第一层,包括碳材料;以及第二层,包括能够与锂形成合金的金属并设置在第一层的至少一个表面上。

5、全固态电池在被充电时可以进一步包括:锂沉淀层,设置在阳极集流体和锂诱导层之间。

6、第一层的体积可以因锂沉淀层膨胀的体积而减小。

7、全固态电池在充电状态(soc)100和soc 0之间的体积变化可以为1%以下。

8、锂诱导层可以插设在阳极集流体和固体电解质层之间,使得第二层面向固体电解质层,并且第一层面向阳极集流体。

9、碳材料可以包括碳纳米管(cnt)、气相生长碳纤维(vgcf)、碳纳米纤维(cnf)或其任意组合中的至少一种。

10、在全固态电池充电期间,第一层的碳材料可以不与锂离子发生电化学反应。

11、金属可以包括铝(al)、锌(zn)、铟(in)、银(ag)、金(au)、镁(mg)、硅(si)、铋(bi)、锗(ge)、铂(pt)、锑(sb)或其任意组合。

12、第二层可以沉积在第一层的至少一个表面上。

13、当全固态电池被充电时,第二层中的金属的至少一部分可以与锂离子形成合金。

14、金属的每单位面积重量可以在0.05mg/cm2至0.30mg/cm2的范围内。

15、中间层的金属的每单位面积重量(a)与中间层的碳材料的每单位面积重量(b)的比率(a/b)可以在0.1至1的范围内。

16、中间层的厚度可以为6μm以下。

17、锂诱导层的厚度可以在10μm至20μm的范围内。

18、全固态电池的操作温度可以为40℃以下。

19、当全固态电池被充电时,第一层中可以不存在锂金属。



技术特征:

1.一种全固态电池,包括:

2.根据权利要求1所述的全固态电池,在被充电时进一步包括:

3.根据权利要求2所述的全固态电池,其中,

4.根据权利要求1所述的全固态电池,其中,

5.根据权利要求1所述的全固态电池,其中,

6.根据权利要求1所述的全固态电池,其中,

7.根据权利要求1所述的全固态电池,其中,

8.根据权利要求1所述的全固态电池,其中,

9.根据权利要求1所述的全固态电池,其中,

10.根据权利要求1所述的全固态电池,其中,

11.根据权利要求1所述的全固态电池,其中,

12.根据权利要求1所述的全固态电池,其中,

13.根据权利要求1所述的全固态电池,其中,

14.根据权利要求1所述的全固态电池,其中,

15.根据权利要求1所述的全固态电池,其中,

16.根据权利要求1所述的全固态电池,其中,


技术总结
本申请公开一种全固态电池,该全固态电池包括多个中间层,多个中间层包括:第一层,包括碳材料;以及第二层,包括金属并设置在第一层的至少一个表面上,其中,锂电沉积在其中的锂沉淀层在40℃以下位于阳极集流体的界面处,从而改善全固态电池的体积膨胀并使电池性能最大化。

技术研发人员:金善和,崔洪硕,姜煕秀,林栽敏,金相完
受保护的技术使用者:现代自动车株式会社
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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