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CN116247158A - 一种全固态电池及其制备方法 - Google Patents

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CN116247158A
CN116247158A CN202310291995.0A CN202310291995A CN116247158A CN 116247158 A CN116247158 A CN 116247158A CN 202310291995 A CN202310291995 A CN 202310291995A CN 116247158 A CN116247158 A CN 116247158A
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CN
China
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active layer
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CN202310291995.0A
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杨冠明
涂少旭
牟丽莎
周安健
李宗华
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Chongqing Changan New Energy Automobile Technology Co Ltd
Original Assignee
Chongqing Changan New Energy Automobile Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种全固态电池及其制备方法，该全固态电池包括正极极片、负极极片和固态电解质，该正极极片包括正极集流体和涂敷于正极集流体上的正极活性层，该负极极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体上的负极活性层，该正极活性层和负极活性层分别包括正极活性物质和负极活性物质，正极活性层和负极活性层均还包括烧结助剂和快离子导体，本发明通过特定烧结助剂使极片中的特定快离子导体与正极活性物质(或负极活性物质)形成共熔体，使固态电池的电极表面具有类似于电解质的性质，一方面，有效降低了全固态电池的界面阻抗，保证了电动汽车的续航里程需求，提高了电池的循环寿命；另一方面，通过在电极中掺杂具备较高离子电导率的快离子导体，有效提高了电极侧的离子电导率，促进锂离子在电极侧的迁移，提高了全固态电池的倍率性能。

Description

一种全固态电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种全固态电池及其制备方法。
背景技术
近年来，随着市场对锂电池高能量密度、高安全性能的需求日益增大，而传统液态、半固态电池因其电化学窗口窄，电解液极易与电极发生副反应，且在循环过程中，电池的电解液还存在漏液、较高温度下易燃易爆等隐患，此外，液态电池的负极表面易形成锂枝晶，刺穿隔膜造成正负极短路，导致电池起火。
与液态电池、半固态电池相较而言，全固态电池具有量密度高、电化学窗口宽、电化学性能稳定、安全性能优异等优点。全固态电池是指由正负极、电解质均采用固态材料所形成的二次电池。例如，相关技术公开一种采用金属锂做负极的全固态电池制备方法，包括如下步骤：在全固态电池电芯制备过程中，将金属锂压制在集流器上，在金属锂表面涂覆负极材料薄层，完成固体电解质及复合正极材料的压制成型和全固态电池电芯制备。该方案通过在金属锂负极表面进行负极材料薄层涂覆，在物理层面对金属锂和固体电解质材料进行隔绝，防止固体电解质材料与金属锂直接接触发生反应。
然而，全固态电池的电解质与正极、负电极之间的接触形式为固固界面接触，具有更高的接触电阻，导致全固态电池的界面阻抗极大，成为全固态电池发展的瓶颈，导致全固态电池发展缓慢。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种全固态电池，以降低全固态电池的界面阻抗；目的之二在于提供一种如上所述的全固态电池的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
第一个方面，本申请提供一种全固态电池，所述全固态电池包括正极极片、负极极片和固态电解质，所述正极极片包括正极集流体和涂敷于正极集流体上的正极活性层，所述负极极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体上的负极活性层，所述正极活性层和负极活性层分别包括正极活性物质和负极活性物质，所述正极活性层和负极活性层均还包括烧结助剂和快离子导体。
可选地，所述正极活性物质包括层状嵌锂化合物LiMO2(M为Co、Ni和Mn中的至少一种)、尖晶石型嵌锂化合物LiMn2O4、LiNi1.5Mn0.5O2、橄榄石型嵌锂化合物LiMPO4(M为Fe、Co、Ni和Mn中的至少一种)、富锂材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M为Co和Fe中的至少一种，0＜x＜1)和Ni1/2Mn1/2中的至少一种。
可选地，所述负极活性物质包括碳基材料，合金材料、钛系材料和金属锂中的至少一种，碳基材料可以列举例如人造石墨、天然石墨、硬碳、中间相碳微球(MCMB)等物质，合金材料可以列举例如硅/锂合金、锡/锂合金材料等物质，钛系材料可以列举例如钛酸锂等物质。
可选地，所述烧结助剂包括硼酸锂(LiBO3)、偏硼酸锂(LiBO2)和正硅酸锂(Li4SiO4)中的至少一种。
可选地，在所述正极活性层中，所述烧结助剂在烧结助剂与正极活性物质的总量中的占比为5wt％-10wt％，优选为8wt％-10％。
可选地，在所述负极活性层中，所述烧结助剂在烧结助剂与负极活性物质的总量中的占比为5wt％-10wt％，优选为8wt％-10％。
可选地，所述快离子导体包括锂镧锆氧(LLZO)、钽掺杂锂镧锆氧(LLZTO)、锂镧钛氧(LLTO)、磷酸铝钛锂(LATP)、锂锗磷硫(LiGePS)和硫银锗矿型固态电解质(如LiPSCl)中的至少一种。
可选地，在所述正极活性层中，所述快离子导体在快离子导体与正极活性物质的总量中的占比占比为5wt％-20wt％，优选为10wt％-20％。
可选地，在所述负极活性层中，所述快离子导体在快离子导体与负极活性物质的总量中的占比的占比为5wt％-20wt％，优选为10wt％-20％。
可选地，所述正极活性层中所采用的快离子导体与负极活性层中所采用的快离子导体的种类相同，且与固态电解质的种类相同。
可选地，所述正极活性层中还包括粘结剂和导电剂。
可选地，所述负极活性层中还包括粘结剂和导电剂。
可选地，所述粘结剂包括PEO(即聚氧化乙烯)、PTFE(即聚四氟乙烯)、PVA(即聚乙烯醇)、PAA(即聚丙烯酸)、CMC-Na(羧甲基纤维素钠)、CMC-Li(羧甲基纤维素锂)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PVDF-HFP(即聚偏二氟乙烯-六氟丙烯)、SBR(即丁苯橡胶)、FKM(即氟化橡胶)和SA(即海藻酸钠)中的至少一种。
可选地，所述负极活性层中，粘结剂的占比为5wt％-10wt％，优选为6wt％-10wt％。
可选地，所述负极活性层中，导电剂的占比为5％-15％，优选为8％-15％。
可选地，所述正极活性层中，粘结剂的占比为5wt％-10wt％，优选为6wt％-10wt％。
可选地，所述正极活性层中，导电剂的占比为5％-15％，优选为8％-15％。
可选地，所述导电剂包括SuperP(即超级导电炭黑)、ACET(即乙炔黑)、CF(即导电炭黑，例如科琴黑)、SWCNT(即单壁碳纳米管)、MWCNT(即多壁碳纳米管)、VGCF(即纳米导电纤维)和GPE(即石墨烯)中的至少一种。
第二个方面，本申请还提供一种如上所述全固态电池的制备方法，所述制备方法包括：
S1.将快离子导体、烧结助剂和正极活性物质混合后进行球磨，得到正极材料前驱体；
将快离子导体、烧结助剂和负极活性物质混合后进行球磨，得到负极材料前驱体；
S2.将正极材料前驱体烧结后进行球磨，得到正极材料；
将负极材料前驱体烧结后进行球磨，得到负极材料；
S3.将正极材料和负极材料分别涂敷于正极集流体和负极集流体上，随后干燥，得到正极极片和负极极片；
S4.将正极极片、负极极片与固态电解质堆叠后热压，得到全固态电池。
可选地，步骤S1中，所述球磨过程中，转速为450-650r/min，优选为500-650r/min；球磨的时间为12-36h，优选为18-36h。
可选地，步骤S2中，烧结过程中采用的坩埚为氧化镁坩埚、氧化铝坩埚或氧化镁-氧化铝复合坩埚。
可选地，步骤S2中，所述烧结包括：于350-450℃温度下保温2.5-4.5h，随后升温至850-950℃，并保温6-8h，优选地，于400-450℃温度下保温3-4.5h，随后升温至900-950℃，并保温7-8h。
可选地，步骤S2中，所述球磨过程中，加入球磨介质。
可选地，所述球磨介质包括无水乙醇或异丙醇或二者的混合物。
可选地，步骤S2中，所述球磨过程中，转速为300-450r/min，优选为350-450r/min；球磨的时间为4-10h，优选为6-10h。
可选地，步骤S4中，所述热压的温度为180-220℃，优选为200-220℃。
本发明的有益效果：
(1)本发明中，通过特定烧结助剂使极片中的特定快离子导体与正极活性物质(或负极活性物质)形成共熔体，使固态电池的电极表面具有类似于电解质的性质，一方面，有效降低了全固态电池的界面阻抗，保证了电动汽车的续航里程需求，提高了电池的循环寿命；另一方面，通过在电极中掺杂具备较高离子电导率的快离子导体，有效提高了电极侧的离子电导率，促进锂离子在电极侧的迁移，提高了全固态电池的倍率性能。
(2)本发明通过在电极材料的活性物质内掺杂特定含量快离子导体，通过烧结助剂熔融使快离子导体与正极活性物质(或负极活性物质)形成固熔体。由于固态电解质与电极之间晶体界面性质一致，避免了锂电池在充放电过程中，电池内部形成空间电荷群以及电极与电解质之间接触应力减小等问题，有效地提高了电池的循环稳定性及循环寿命。
(3)本发明通过低熔点的烧结助剂使正极活性物质(或负极活性物质)与快离子导体形成共融体，一方面，相较于液态、半固态电池中的多晶三元镍钴锰正极材料而言，在充放电过程中，由于过渡金属被电解液溶解而导致正极颗粒表面出现微裂纹而引起电池失效，烧结助剂能够有效包裹正极材料表面，抑制正极表面微裂纹的出现。另一方面，对于硅基负极材料而言，在充放电过程中，普通硅基负极材料体积膨胀高达300％，通过烧结助剂包裹硅负极材料能够有效减少其活性物质体积膨胀，从而提高了电池的循环寿命。
附图说明
图1为实施例1及对比例1制得的全固态电池的界面阻抗图谱。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例对本发明进行进一步的说明，但需要指出的是本发明的实施例中所描述的具体的物料配比、工艺条件及结果等仅用于说明本发明，并不能以此限制本发明的保护范围，凡是根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围内。需要注意的是，除特别说明外，本发明所述“wt％”均指质量百分比。
本发明提供一种全固态电池，该全固态电池包括正极极片、负极极片和固态电解质，该正极极片包括正极集流体和涂覆有正极集流体上的正极活性层，该负极极片包括负极集流体和涂敷于负极集流体上的负极活性层，该正极活性层和负极活性层分别包括正极活性物质和负极活性物质，正极活性层和负极活性层均还包括烧结助剂和快离子导体；
烧结助剂包括硼酸锂、偏硼酸锂和正硅酸锂中的至少一种，在正极活性层中，烧结助剂在烧结助剂与正极活性物质的总量中的占比为5wt％-10wt％；
在负极活性层中，烧结助剂在烧结助剂与负极活性物质的总量中的占比为5wt％-10wt％；
快离子导体包括锂镧锆氧、钽掺杂锂镧锆氧、锂镧钛氧、磷酸铝钛锂、锂锗磷硫和硫银锗矿型固态电解质中的至少一种；
在正极活性层中，快离子导体在快离子导体与正极活性物质的总量中的占比为5wt％-20wt％；
在负极活性层中，快离子导体在快离子导体与负极活性物质的总量中的占比为5wt％-20wt％；
正极活性层中所采用的快离子导体与负极活性层中所采用的快离子导体的种类相同，且与固态电解质的种类相同；
正极活性层和负极活性层中均还包括粘结剂和导电剂，粘结剂包括聚氧化乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、羧甲基纤维素盐、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、丁苯橡胶、氟化橡胶和海藻酸钠中的至少一种中的至少一种。
第二个方面，本申请还提供一种如上所述的全固态电池的制备方法，包括：
S1.将快离子导体、烧结助剂、正极活性物质、粘结剂和导电剂混合后于450-650r/min转速下进行球磨12-36h，得到正极材料前驱体；
将快离子导体、烧结助剂、负极活性物质、粘结剂和导电剂混合后于450-650r/min转速下进行球磨6-10h，得到负极材料前驱体；
S2.将正极材料前驱体于350-450℃温度下保温2.5-4.5h，随后升温至850-950℃，并保温6-8h，随后于300-450r/min转速下球磨6-10h，得到正极材料；
将负极材料前驱体于350-450℃温度下保温2.5-4.5h，随后升温至850-950℃，并保温6-8h，随后于300-450r/min转速下球磨6-10h，得到负极材料；
S3.将正极材料和负极材料分别涂敷于正极集流体和负极集流体上，随后干燥，得到正极极片和负极极片；
S4.将正极极片、负极极片与固态电解质堆叠后热压，得到全固态电池。
下面通过具体的例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行具体的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
应理解的是，以下实施例中，仅列举了LiPSCl作为快离子导体，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2作为正极活性材料，天然石墨作为负极活性材料，PVDF作为粘结剂，SuperP和SWCNT的组合物作为导电剂的具体情形，本领域技术人员亦可选择除LiPSCl外的其他快离子导体，如LLZO(锂镧锆氧)、LLZTO(钽掺杂锂镧锆氧)、LLTO(锂镧钛氧)、LATP(磷酸铝钛锂)、LiGePS等，除LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2外的其他正极活性材料，如尖晶石型嵌锂化合物LiMn2O4、LiNi1.5Mn0.5O2、橄榄石型嵌锂化合物LiMPO4(M为Fe、Co、Ni或Mn)、富锂材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M为Co或Fe，0＜x＜1)、Ni1/2Mn1/2等，除天然石墨外的其他负极活性材料，如人造石墨、硬碳、中间相碳微球(MCMB)、硅/锂合金、锡/锂合金材料、钛酸锂等，除PVDF外的其他粘结剂，如PEO、PTFE、PVA、PAA、CMC-Na、CMC-Li、PVDF-HFP、SBR、FKM、SA等，除SuperP和SWCNT的组合物外的其他导电剂，如ACET、CF、MWCNT、VGCF、GPE等。
实施例1
本实施例提供一种全固态电池，具体按照以下步骤制备而得：
S0.固态电解质的制备：按照摩尔比0.5：0.025：0.05称取Li2S、P2S5和LiCl，随后密封在氧化锆球磨罐中，在行星式球磨机中于400r/min转速下球磨12h，接着置于加热炉中于850℃温度下烧结8h，得到固态电解质Li6PS5Cl；
S1.将快离子导体Li6PS5Cl、烧结助剂LiBO3、正极活性物质NCM523(即LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)、粘结剂PVDF和导电剂(由SuperP和SWCNT按照质量比2：1组成)按照质量比1：0.5：8.5：1.25：1.25混合后于550r/min转速下高能球磨(即未加入球磨介质)24h，得到正极材料前驱体；
将快离子导体Li6PS5Cl、烧结助剂LiBO3、负极活性物质天然石墨、粘结剂PVDF和导电剂(由SuperP和SWCNT按照质量比2：1组成)按照质量比1：0.5：8.5：1.25：1.25混合后于550r/min转速下高能球磨24h，得到负极材料前驱体；
S2.将正极材料前驱体置于氧化镁坩埚中，于400℃温度下保温3h，随后以5℃/min的升温速率升温至900℃，并保温7h，随后置于氧化锆球磨罐中，向球磨罐中加入正极材料前驱体体积50％的无水乙醇于300r/min转速下球磨6h，得到正极材料；
将负极材料前驱体置于氧化镁坩埚中，于400℃温度下保温3h，随后以5℃/min的升温速率升温至900℃，并保温7h，随后置于氧化锆球磨罐中，向球磨罐中加入负极材料前驱体体积50％的无水乙醇于300r/min转速下球磨6h，得到负极材料；
S3.将正极材料和负极材料分别涂敷于正极集流体涂炭铝箔和负极集流体涂炭铝箔上，随后置于60℃烘箱中干燥过夜，得到正极极片和负极极片；
S4.将正极极片、负极极片与固态电解质Li6PS5Cl堆叠后于200℃温度下热压，得到全固态电池。
实施例2
本实施例提供一种全固态电池，具体按照以下步骤制备而得：
S0.固态电解质的制备：按照摩尔比0.5：0.025：0.05称取Li2S、P2S5和LiCl，随后密封在氧化锆球磨罐中，在行星式球磨机中于400r/min转速下球磨12h，接着置于加热炉中于850℃温度下烧结8h，得到固态电解质Li6PS5Cl；
S1.将快离子导体Li6PS5Cl、烧结助剂LiBO2、正极活性物质NCM523(即LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)、粘结剂PVDF和导电剂(由SuperP和SWCNT按照质量比2：1组成)按照质量比1：0.5：8.5：1.25：1.25混合后于550r/min转速下高能球磨(即未加入球磨介质)24h，得到正极材料前驱体；
将快离子导体Li6PS5Cl、烧结助剂LiBO2、负极活性物质天然石墨、粘结剂PVDF和导电剂(由SuperP和SWCNT按照质量比2：1组成)按照质量比1：0.5：8.5：1.25：1.25混合后于550r/min转速下高能球磨24h，得到负极材料前驱体；
S2.将正极材料前驱体置于氧化镁坩埚中，于400℃温度下保温3h，随后以5℃/min的升温速率升温至900℃，并保温7h，随后置于氧化锆球磨罐中，向球磨罐中加入正极材料前驱体体积50％的无水乙醇于300r/min转速下球磨6h，得到正极材料；
将负极材料前驱体置于氧化镁坩埚中，于400℃温度下保温3h，随后以5℃/min的升温速率升温至900℃，并保温7h，随后置于氧化锆球磨罐中，向球磨罐中加入负极材料前驱体体积50％的无水乙醇于300r/min转速下球磨6h，得到负极材料；
S3.将正极材料和负极材料分别涂敷于正极集流体涂炭铝箔和负极集流体涂炭铝箔上，随后置于60℃烘箱中干燥过夜，得到正极极片和负极极片；
S4.将正极极片、负极极片与固态电解质Li6PS5Cl堆叠后于200℃温度下热压，得到全固态电池。
实施例3
本实施例提供一种全固态电池，具体按照以下步骤制备而得：
S0.固态电解质的制备：按照摩尔比0.5：0.025：0.05称取Li2S、P2S5和LiCl，随后密封在氧化锆球磨罐中，在行星式球磨机中于400r/min转速下球磨12h，接着置于加热炉中于850℃温度下烧结8h，得到固态电解质Li6PS5Cl；
S1.将快离子导体Li6PS5Cl、烧结助剂Li4SiO4、正极活性物质NCM523(即LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)、粘结剂PVDF和导电剂(由SuperP和SWCNT按照质量比2：1组成)按照质量比1：0.5：8.5：1.25：1.25混合后于550r/min转速下高能球磨(即未加入球磨介质)24h，得到正极材料前驱体；
将快离子导体Li6PS5Cl、烧结助剂Li4SiO4、负极活性物质天然石墨、粘结剂PVDF和导电剂(由SuperP和SWCNT按照质量比2：1组成)按照质量比1：0.5：8.5：1.25：1.25混合后于550r/min转速下高能球磨24h，得到负极材料前驱体；
S2.将正极材料前驱体置于氧化镁坩埚中，于400℃温度下保温3h，随后以5℃/min的升温速率升温至900℃，并保温7h，随后置于氧化锆球磨罐中，向球磨罐中加入正极材料前驱体体积50％的无水乙醇于300r/min转速下球磨6h，得到正极材料；
将负极材料前驱体置于氧化镁坩埚中，于400℃温度下保温3h，随后以5℃/min的升温速率升温至900℃，并保温7h，随后置于氧化锆球磨罐中，向球磨罐中加入负极材料前驱体体积50％的无水乙醇于300r/min转速下球磨6h，得到负极材料；
S3.将正极材料和负极材料分别涂敷于正极集流体涂炭铝箔和负极集流体涂炭铝箔上，随后置于60℃烘箱中干燥过夜，得到正极极片和负极极片；
S4.将正极极片、负极极片与固态电解质Li6PS5Cl堆叠后于200℃温度下热压，得到全固态电池。
对比例1
本对比例提供一种全固态电池，具体按照以下步骤制备而得：
S0.固态电解质的制备：按照摩尔比0.5：0.025：0.05称取Li2S、P2S5和LiCl，随后密封在氧化锆球磨罐中，在行星式球磨机中于400r/min转速下球磨12h，接着置于加热炉中于850℃温度下烧结8h，得到固态电解质Li6PS5Cl；
S1.将正极活性物质NCM523(即LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)、粘结剂PVDF和导电剂(由SuperP和SWCNT按照质量比2：1组成)按照质量比10：1.25：1.25混合后于550r/min转速下高能球磨(即未加入球磨介质)24h，得到正极材料前驱体；
将负极活性物质天然石墨、粘结剂PVDF和导电剂(由SuperP和SWCNT按照质量比2：1组成)按照质量比10：1.25：1.25混合后于550r/min转速下高能球磨24h，得到负极材料前驱体；
S2.将正极材料前驱体置于氧化镁坩埚中，于400℃温度下保温3h，随后以5℃/min的升温速率升温至900℃，并保温7h，随后置于氧化锆球磨罐中，向球磨罐中加入正极材料前驱体体积50％的无水乙醇于300r/min转速下球磨6h，得到正极材料；
将负极材料前驱体置于氧化镁坩埚中，于400℃温度下保温3h，随后以5℃/min的升温速率升温至900℃，并保温7h，随后置于氧化锆球磨罐中，向球磨罐中加入负极材料前驱体体积50％的无水乙醇于300r/min转速下球磨6h，得到负极材料；
S3.将正极材料和负极材料分别涂敷于正极集流体涂炭铝箔和负极集流体涂炭铝箔上，随后置于60℃烘箱中干燥过夜，得到正极极片和负极极片；
S4.将正极极片、负极极片与固态电解质Li6PS5Cl堆叠后于200℃温度下热压，得到全固态电池。
对比例2
本对比例提供一种全固态电池，具体按照以下步骤制备而得：
S0.固态电解质的制备：按照摩尔比0.5：0.025：0.05称取Li2S、P2S5和LiCl，随后密封在氧化锆球磨罐中，在行星式球磨机中于400r/min转速下球磨12h，接着置于加热炉中于850℃温度下烧结8h，得到固态电解质Li6PS5Cl；
S1.将快离子导体Li6PS5Cl、正极活性物质NCM523(即LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)、粘结剂PVDF和导电剂(由SuperP和SWCNT按照质量比2：1组成)按照质量比1：9：1.25：1.25混合后于550r/min转速下高能球磨(即未加入球磨介质)24h，得到正极材料前驱体；
将快离子导体Li6PS5Cl、负极活性物质天然石墨、粘结剂PVDF和导电剂(由SuperP和SWCNT按照质量比2：1组成)按照质量比1：9：1.25：1.25混合后于550r/min转速下高能球磨24h，得到负极材料前驱体；
S2.将正极材料前驱体置于氧化镁坩埚中，于400℃温度下保温3h，随后以5℃/min的升温速率升温至900℃，并保温7h，随后置于氧化锆球磨罐中，向球磨罐中加入正极材料前驱体体积50％的无水乙醇于300r/min转速下球磨6h，得到正极材料；
将负极材料前驱体置于氧化镁坩埚中，于400℃温度下保温3h，随后以5℃/min的升温速率升温至900℃，并保温7h，随后置于氧化锆球磨罐中，向球磨罐中加入负极材料前驱体体积50％的无水乙醇于300r/min转速下球磨6h，得到负极材料；
S3.将正极材料和负极材料分别涂敷于正极集流体涂炭铝箔和负极集流体涂炭铝箔上，随后置于60℃烘箱中干燥过夜，得到正极极片和负极极片；
S4.将正极极片、负极极片与固态电解质Li6PS5Cl堆叠后于200℃温度下热压，得到全固态电池。
性能测试
对实施例1-3及对比例1-2制得的全固态电池分别进行如下性能测试：首效、首圈界面阻抗、10圈容量保持率、10圈界面阻抗、30圈容量保持率及30圈界面阻抗，充放电测试设备为深圳市新威尔电子有限公司生产的NEWAREBTS型充放电测试仪，充放电电压为2.5-4.2V，电流为0.1C，电化学交流阻抗谱测试设备采用Auto-Lab，其中测试频率为0.1Hz-106Hz，然后按照公式首效＝首圈放电容量/首圈充电容量*100％计算首效，按照公式第10圈容量保持率＝第10圈放电容量/第1圈放电容量*100％计算10圈容量保持率，按照公式第30圈容量保持率＝第30圈放电容量/第1圈放电容量*100％计算30圈容量保持率，结果如表1和图1所示。
表1性能测试结果
Figure BDA0004141855310000111
由表1可知，与对比例1-2相比，实施例1-3的全固态电池的首圈界面阻抗、10圈界面阻抗及30圈界面阻抗均显著降低，10圈容量保持率及30圈容量保持率均显著上升，该结果表明，本发明有效降低了全固态电池的界面阻抗，且降低了电池容量的衰减，提高了电池的循环寿命，进而保证了电动汽车的续航里程需求。
由表1可知，与对比例1-2相比，实施例1的的全固态电池的第10圈界面阻抗和第30圈界面阻抗均显著降低，10圈容量保持率和30圈容量保持率均显著提升。该结果表明，本发明中，通过特定烧结助剂使极片中的特定快离子导体与正极活性物质(或负极活性物质)形成共熔体，使全固态电池的电极表面具有类似于电解质的性质，一方面，有效降低了全固态电池的界面阻抗，保证了电动汽车的续航里程需求，提高了电池循环寿命。另一方面，通过在电极中掺杂具备具备较高离子电导率的快离子导体，有效提高了电极侧的离子电导率，促进锂离子在电极侧的迁移，提高了全固态电池的倍率性能。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全固态电池，所述全固态电池包括正极极片、负极极片和固态电解质，所述正极极片包括正极集流体和涂敷于正极集流体上的正极活性层，所述负极极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体上的负极活性层，所述正极活性层和负极活性层分别包括正极活性物质和负极活性物质，其特征在于，所述正极活性层和负极活性层均还包括烧结助剂和快离子导体。
2.如权利要求1所述的全固态电池，其特征在于，所述烧结助剂包括硼酸锂、偏硼酸锂和正硅酸锂中的至少一种。
3.如权利要求1所述的全固态电池，其特征在于，在所述正极活性层中，烧结助剂在烧结助剂与正极活性物质的总量中的占比为5wt％-10wt％。
4.如权利要求1所述的全固态电池，其特征在于，所述快离子导体包括锂镧锆氧、钽掺杂锂镧锆氧、锂镧钛氧、磷酸铝钛锂、锂锗磷硫和硫银锗矿型固态电解质中的至少一种。
5.如权利要求1所述的全固态电池，其特征在于，在所述正极活性层中，所述快离子导体在快离子导体与正极活性物质的总量中的占比为5wt％-20wt％。
6.如权利要求1所述的全固态电池，其特征在于，所述正极活性层中所采用的快离子导体与负极活性层中所采用的快离子导体的种类相同，且与固态电解质的种类相同。
7.如权利要求1所述的全固态电池，其特征在于，所述正极活性层中还包括粘结剂和导电剂。
8.如权利要求7所述的全固态电池，其特征在于，所述粘结剂包括聚氧化乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、羧甲基纤维素盐、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、丁苯橡胶、氟化橡胶和海藻酸钠中的至少一种。
9.权利要求1-8任一项所述的全固态电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1.将快离子导体、烧结助剂和正极活性物质混合后进行球磨，得到正极材料前驱体；
将快离子导体、烧结助剂和负极活性物质混合后进行球磨，得到负极材料前驱体；
S2.将正极材料前驱体烧结后进行球磨，得到正极材料；
将负极材料前驱体烧结后进行球磨，得到负极材料；
S3.将正极材料和负极材料分别涂敷于正极集流体和负极集流体上，随后干燥，得到正极极片和负极极片；
S4.将正极极片、负极极片与固态电解质堆叠后热压，得到全固态电池。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述烧结包括：于350-450℃温度下保温2.5-4.5h，随后升温至850-950℃，并保温6-8h。
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