一種全固態電池及其集流器和制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鋰離子電池技術領域，特別是涉及一種全固態電池及其集流器和制備方法。
【背景技術】
[0002]目前，在鋰離子電池中，由于大量使用酯類、醚類等易燃的有機電解液，存在嚴重的安全隱患，當電池因為任何原因短路時，電池內能量會在短時間以熱的形式釋放出來，點燃這些作為溶劑的醚類，引發爆炸。以固體電解質替代有機電解液的全固態鋰電池，在解決傳統鋰離子電池容量偏低和使用壽命偏短這兩個關鍵問題的同時，有望徹底解決電池的安全性問題，因而固體電解質取代傳統液體有機電解液的全固態鋰電池正吸引越來越多的關注。
[0003]在以硫化物材料為固體電解質的全固態鋰電池中，雖然固體電解質的室溫離子電導率已經較高，但是整體電池的容量仍然不高，循環性衰減比較嚴重。經過研究發現，全固態電池中界面對于電池整體性能影響非常關鍵，這個界面不光僅僅指活性物質與固態電解質的界面，還包括活性物質層與集流器的界面。現有的文獻報道一般都是關注與前者，而忽略了后者對電池性能的影響，因而由于性能和工藝的問題導致全固態電池實用化上面還是存在一定的問題。目前，電池在組裝過程中，一般在電池極芯正負極端面設置集流器組件，集流器主要起集流的作用，能有效的降低電池內阻，提高單體電池放電一致性及電池組的大電流放電性能。而全固態電池由于采用無機化合物，具有易裂易脆等特征，因而集流器采用比較厚的不銹鋼為集流器，這樣會導致活性物質層與集流器之間的電接觸問題，特別是無外加壓力的狀態下，這個問題導致電池無法充放電。

【發明內容】

[0004]本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種全固態電池及其集流器和制備方法。
[0005]本發明的目的之一是提供一種能夠與正負極層完好緊密的附著在一起，保證正負極層與集流器的電接觸，能夠大幅度的降低集流器與活性層的接觸電阻(界面阻抗)，提升電池的倍率性能，能夠增強電芯的穩定性等特點的全固態電池用集流器。
[0006]本發明全固態電池用集流器所采取的技術方案是:
[0007]—種全固態電池用集流器，其特點是:全固態電池用集流器為泡沫狀金屬片，或者類似泡沫多孔的導電體，泡沫狀集流器承壓下會收縮。
[0008]本發明全固態電池用集流器還可以采用如下技術方案:
[0009]所述的全固態電池用集流器，其特點是:泡沫狀金屬片為泡沫狀多孔金屬片，導電體為鋁、銅、鋼、鐵、鎳、或等可導電的材料。
[0010]所述的全固態電池用集流器，其特點是:集流器為矩形或圓形，厚度為50— 200μπι。[0011 ]本發明的目的之二是提供一種具有結構簡單，能夠大幅度的降低集流器與活性層的接觸電阻(界面阻抗)，提升電池的倍率性能，能夠實現軟包裝全固態電池在室溫的條件下無外施加的壓力充放電等特點的全固態電池。
[0012]本發明全固態電池所采取的技術方案是:
[0013]一種全固態電池，其特點是:全固態電池由正極集流器、正極層、電解質層、負極層、負極集流器依次組裝而成，正極集流器和負極集流器采用泡沫狀金屬片或者類似泡沫多孔的導電體，泡沫狀集流器承壓下會收縮。
[0014]本發明全固態電池還可以采用如下技術方案:
[0015]所述的全固態電池，其特點是:全固態電池的電池芯為正極集流器、正極層、電解質層、負極層、負極集流器依次組裝而成的單個電池芯結構，或者多個內部串聯電池芯結構。
[0016]本發明的目的之三是提供一種采用一體化壓制而成的電芯，簡化了軟包裝電池組裝工藝，具有工藝簡單，操作方便，產品性能優良等特點的全固態電池的制備方法。
[0017]本發明全固態電池的制備方法所采取的技術方案是:
[0018]一種全固態電池的制備方法，其特點是:全固態電池的制備過程包括:
[0019]首先，對泡沫狀集流器進行預先壓制，壓制壓力小于300MPa;
[0020]其次，將電池負極材料與集流器在電池模具中進行一體壓制，壓制壓力為100—500MPa；
[0021]第三步，在負極側分散固體電解質材料，壓制成型，壓制壓力為小于300MPa;
[0022]第四步，在固體電解質側均勻分散正極材料，并在正極材料上放置經過預壓的泡沫狀集流器，進行整體壓制成型，壓制壓力為100 — 500MPa;完成全固態電池的組裝。
[0023 ]本發明全固態電池的制備方法還可以采用如下技術方案:
[0024]所述的全固態電池的制備方法，其特點是:首先對泡沫狀集流器進行預先壓制的壓制壓力為100 — 200MPa。
[0025]所述的全固態電池的制備方法，其特點是:將電池負極材料與集流器在電池模具中進行一體壓制的壓力為300 — 400MPa。
[0026]所述的全固態電池的制備方法，其特點是:在負極側分散固體電解質材料壓制成型的壓制壓力為100 — 200MPa。
[0027]所述的全固態電池的制備方法，其特點是:第四步進行整體壓制成型的壓制壓力為 300 —400MPa。
[0028]本發明的電池集流器經過預壓成型后再與電池正負極復合材料壓制到一起來進行全固態電池組裝。
[0029]本發明具有的優點和積極效果是:
[0030]全固態電池及其集流器和制備方法由于采用了本發明全新的技術方案，與現有技術相比，本發明具有以下明顯特點:
[0031]1、本發明由于在電極芯正負極端采用泡沫(多孔)金屬片壓制而成，這種集流器由于孔隙很多能夠與正負極層完好緊密的附著在一起，保證了正負極層與集流器的電接觸，相對采用不銹鋼片來說能夠大幅度的降低集流器與活性層的接觸電阻(界面阻抗)，提升電池的倍率性能；
[0032]2、本發明采用泡沫(多孔)金屬片為集流器，能夠增強電芯的穩定性，防止電芯壓制和組裝過程中脆裂，同時使得電芯具備1.5m高度墜落后各部分不會脆裂或剝離脫落的功會K;
[0033]3、本發明由于采用泡沫(多孔)金屬片為集流器，能夠實現軟包裝全固態電池在室溫的條件下無外施加的壓力充放電；
[0034]4、本發明采用一體化壓制而成的電芯，結構簡單，簡化了軟包裝電池組裝工藝。
【附圖說明】
[0035]圖1是本發明泡沫(多孔)金屬片集流器預壓成型后結構示意圖；
[0036]圖2是泡沫(多孔)金屬片集流器單個全固態電池結構示意圖；
[0037]圖3是泡沫(多孔)金屬片集流器全固態電池內部串聯結構示意圖。
[0038]其中，1-正極集流器，2-正極層，3-電解質層，4-負極層，5-負極集流器。
【具體實施方式】
[0039]為能進一步了解本發明的
【發明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0040]參閱附圖1、圖2和圖3。
[0041]本實施例軟包裝全固態電池用集流器，包括電極芯正負極端的集流器，采用泡沫鎳為例，全固態電解質為無機材料，采用硫系固態電解質。
[0042]與電極芯相接觸的集流器，是一種多孔泡沫狀的材料，這種孔隙在一體化壓制成型時，電極層的物質能夠深入嵌合到孔隙中，大幅度的增加了集流器與活性物質之間的實際接觸面積，大幅度的減小表面接觸的界面阻抗，而且還使得兩者不易剝離脫落，實現軟包室溫無壓力條件下充放電。
[0043]全固態軟包電池用集流器及含這種集流器電池的制作過程:
[0044]選用一種合適孔隙及厚度的泡沫鎳作為壓制一體化電芯所用集流器的制作材料，先裁剪出一個合適尺寸泡沫鎳，采用一定壓力預壓縮減小厚度；
[0045]提供的集流器I和5的