本發(fā)明涉及電池，具體而言，涉及一種固態(tài)電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、固態(tài)電池由于具有高能量密度、高安全性和更強(qiáng)的溫度適應(yīng)性的特點(diǎn)，被認(rèn)為是下一代電池技術(shù)。然而，固態(tài)電池及其制作工藝還存在諸多的問題，比如，存在與目前鋰電池的設(shè)備和工藝不兼容、固固界面接觸不良和電極體積膨脹等問題，制約了其規(guī)模化應(yīng)用。

2、等靜壓因其壓力均勻，可實(shí)現(xiàn)超高壓力壓制的優(yōu)點(diǎn)適用于固態(tài)電池的壓制過程。因而研究固態(tài)電池的等靜壓過程是一個(gè)重要的課題。如，nature?energy(自然能源)期刊2020年第5期299-308頁報(bào)道了一種通過溫等靜壓工藝制備全固態(tài)鋰電池的方法；該方法將堆疊后的電池用袋子真空密封進(jìn)行溫等靜壓，壓制的電池從袋中取出，焊接正負(fù)極極耳后裝入袋中再次真空密封。

3、目前，一些固態(tài)電池比如硫化物全固態(tài)電池成型工藝通常用到等靜壓設(shè)備，但是，實(shí)際操作中需要將電芯用承壓袋封裝后進(jìn)行等靜壓，電芯組裝或測試前需將外部承壓袋再拆除，這樣操作繁瑣，大大影響了等靜壓制備電芯的效率。

4、另外，全固態(tài)電池由于內(nèi)部均為高壓實(shí)的固體材料，導(dǎo)致其缺乏韌性，在電池工作或外力影響下電池內(nèi)部容易出現(xiàn)裂紋。此外，高能量密度固態(tài)電池常常用到的硅基負(fù)極材料在電化學(xué)循環(huán)中有嚴(yán)重的膨脹和收縮，容易引起電池內(nèi)部固固接觸失效，從而影響電池性能發(fā)揮。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提供一種固態(tài)電池及其制備方法，可以提高等靜壓制備電芯的效率，還可以有效緩解電池內(nèi)部嚴(yán)重的體積膨脹，并提升電池的韌性。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種固態(tài)電池，所述固態(tài)電池包括多個(gè)堆疊設(shè)置的電芯單元，每個(gè)所述電芯單元均包括電芯本體和包裹在所述電芯本體外側(cè)的包覆層，所述包覆層包括軟質(zhì)材料。

4、在其中的一些實(shí)施方式中，所述包覆層的材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯中的至少一種。

5、在其中的一些實(shí)施方式中，所述包覆層與所述電芯本體的四周外側(cè)表面緊密貼合。

6、在其中的一些實(shí)施方式中，所述電芯本體設(shè)有正極極耳和負(fù)極極耳，所述正極極耳和所述負(fù)極極耳的至少部分分別通過包覆層的開孔延伸至所述包覆層外，且所述包覆層將所述電芯本體的其余部分均包裹在所述包覆層內(nèi)。

7、在其中的一些實(shí)施方式中，所述電芯本體包括至少一個(gè)正極片、至少一個(gè)固態(tài)電解質(zhì)膜和至少一個(gè)負(fù)極片，所述正極片、所述固態(tài)電解質(zhì)膜和所述負(fù)極片堆疊設(shè)置。

8、根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種固態(tài)電池的制備方法，所述方法包括：

9、提供電芯本體；

10、在所述電芯本體的外側(cè)包裹包覆層，所述包覆層采用軟質(zhì)材料；

11、將包裹有包覆層的電芯本體進(jìn)行等靜壓處理，得到電芯單元；

12、將多個(gè)所述電芯單元進(jìn)行堆疊，封裝后，得到所述固態(tài)電池。

13、在其中的一些實(shí)施方式中，所述電芯本體設(shè)有正極極耳和負(fù)極極耳，所述正極極耳和所述負(fù)極極耳的至少部分分別通過包覆層的開孔延伸至所述包覆層外，且所述包覆層將所述電芯本體的其余部分均包裹在所述包覆層內(nèi)。

14、在其中的一些實(shí)施方式中，所述包覆層的材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯中的至少一種。

15、在其中的一些實(shí)施方式中，所述包覆層與所述電芯本體的四周外側(cè)表面緊密貼合。

16、在其中的一些實(shí)施方式中，所述電芯本體包括至少一個(gè)正極片、至少一個(gè)固態(tài)電解質(zhì)膜和至少一個(gè)負(fù)極片，所述正極片、所述固態(tài)電解質(zhì)膜和所述負(fù)極片堆疊設(shè)置。

17、在其中的一些實(shí)施方式中，所述提供電芯本體包括：

18、通過干法輥壓或濕法涂布后模切的方式，在正極集流體的表面上設(shè)置正極膜層，得到正極片；

19、通過干法輥壓或濕法涂布后模切的方式，在負(fù)極集流體的表面上設(shè)置負(fù)極膜層，得到負(fù)極片；

20、通過干法輥壓或濕法涂布與離型膜的方式，制備得到固態(tài)電解質(zhì)膜；

21、將所述正極片、所述固態(tài)電解質(zhì)膜和所述負(fù)極片進(jìn)行堆疊；其中，所述正極片中的正極膜層與所述固態(tài)電解質(zhì)膜相連，所述負(fù)極片中的負(fù)極膜層與所述固態(tài)電解質(zhì)膜相連；

22、或者，將所述負(fù)極片、固態(tài)電解質(zhì)膜、正極膜層、正極集流體、正極膜層、固態(tài)電解質(zhì)膜和負(fù)極片進(jìn)行堆疊；

23、或者，將所述正極片、固態(tài)電解質(zhì)膜、負(fù)極膜層、負(fù)極集流體、負(fù)極膜層、固態(tài)電解質(zhì)膜和正極片進(jìn)行堆疊；

24、或者，將所述負(fù)極片和固態(tài)電解質(zhì)膜形成第一組件，將所述正極膜層、正極集流體、正極膜層、固態(tài)電解質(zhì)膜、負(fù)極膜層、負(fù)極集流體、負(fù)極膜層和固態(tài)電解質(zhì)膜形成第一組合體，將所述正極膜層、正極集流體、正極膜層、固態(tài)電解質(zhì)膜和負(fù)極片形成第二組件，所述第一組件、至少一個(gè)第一組合體和第二組件進(jìn)行堆疊；

25、或者，將所述正極片和固態(tài)電解質(zhì)膜形成第三組件，將所述負(fù)極膜層、負(fù)極集流體、負(fù)極膜層、固態(tài)電解質(zhì)膜、正極膜層、正極集流體、正極膜層和固態(tài)電解質(zhì)膜形成第二組合體，將所述負(fù)極膜層、負(fù)極集流體、負(fù)極膜層、固態(tài)電解質(zhì)膜和正極片形成第四組件，所述第三組件、至少一個(gè)第二組合體和第四組件進(jìn)行堆疊。

26、在其中的一些實(shí)施方式中，所述正極膜層包括正極活性材料、電解質(zhì)材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。

27、在其中的一些實(shí)施方式中，所述正極活性材料包括licoo2、limno2、linio2、livo2、三元材料ncm、三元材料nca、xli2mno3·(1-x)litmo2(tm＝ni、mn、co或al中的一種或多種；0＜x＜1)、limn2o4、li4ti5o12、li(ni0.5mn1.5)o4、lifepo4、limnpo4、linipo4、licopo4、limnxfe1-xpo4(0＜x＜1)、高熵正極linixmnymzo2(m包括co、ti、v、cr、fe、zn、mg、ca、ru、sn、sb、w、al、mo、y、nb、la、ce、eu或er中的至少三種，x+y+z＝1；0≤x＜1、0≤y＜1、0≤z＜1)中的至少一種。

28、在其中的一些實(shí)施方式中，正極集流體為鋁、鎳、不銹鋼、鐵、鈦或碳，形狀為箔狀或網(wǎng)狀。

29、在其中的一些實(shí)施方式中，所述負(fù)極膜層包括負(fù)極活性材料、電解質(zhì)材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。

30、在其中的一些實(shí)施方式中，所述負(fù)極活性材料包括鈦酸鋰、金屬鋰及其合金、金屬銦及其合金、金屬錫及其合金、碳基材料或硅基材料中的至少一種。

31、在其中的一些實(shí)施方式中，所述負(fù)極活性材料包括鈦酸鋰，金屬鋰、銦、錫及其各自合金，石墨、硬碳、軟碳、中間相碳微球、高取向熱解石墨的碳系活性物質(zhì)，硅單質(zhì)、硅合金、氧化硅、硅碳的硅系活性物質(zhì)中的至少一種。

32、在其中的一些實(shí)施方式中，負(fù)極集流體為銅、不銹鋼、鎳或碳，形狀為箔狀或網(wǎng)狀。

33、在其中的一些實(shí)施方式中，所述電解質(zhì)材料包括氧化物固態(tài)電解質(zhì)、鹵化物固態(tài)電解質(zhì)或硫化物固態(tài)電解質(zhì)中的至少一種。

34、在其中的一些實(shí)施方式中，所述固態(tài)電解質(zhì)膜包括固態(tài)電解質(zhì)，所述固態(tài)電解質(zhì)包括氧化物固態(tài)電解質(zhì)、鹵化物固態(tài)電解質(zhì)或硫化物固態(tài)電解質(zhì)中的至少一種。

35、在其中的一些實(shí)施方式中，所述電解質(zhì)材料或所述固態(tài)電解質(zhì)包括氧化物固態(tài)電解質(zhì)li1+xalxti2-x(po4)3(0.1≤x≤0.9)、li7la3zr2o12、li6.4la3zr1.4ta0.6o12、li0.33la0.557tio3、lipon，鹵化物固態(tài)電解質(zhì)li3incl6、li2zrcl6、li3ycl6或li3sccl6以及上述化合物的衍生物，硫化物固態(tài)電解質(zhì)lixmpysz(m為sn、ge、si中的一種或多種，0＜x，0＜y，0＜z)、li7-x-yps6-x-yclxxy、(x為鹵素元素f、br和i中的至少一種，0≤x，0≤y)、xli2s·(100-x)p2s5(70≤x≤80)與ylii·zlibr·(100-y-z)(xli2s·(100-x)p2s5)(70≤x≤80，0≤y≤30，0≤z≤30)中的任意一種或至少兩種的組合。

36、在其中的一些實(shí)施方式中，所述等靜壓處理的壓力為50mpa～800mpa，所述等靜壓處理的溫度為25℃～250℃。

37、在其中的一些實(shí)施方式中，所述堆疊之后，所述封裝之前，還包括將多個(gè)所述電芯單元中的負(fù)極極耳焊接在一起、正極極耳焊接在一起的步驟。

38、實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，至少具有以下有益效果：

39、在本技術(shù)實(shí)施例中，所提供的固態(tài)電池在電芯本體的外側(cè)設(shè)置由軟質(zhì)材料制成的包覆層，進(jìn)行等靜壓處理之后，可得到電芯單元；由此，一方面，通過在電芯本體的外側(cè)引入軟質(zhì)材料的包覆層，可以利用該包覆層作為電池中間緩沖層，可用以緩解電池內(nèi)部體積膨脹與收縮，改善固態(tài)電池易脆裂的問題，在將多個(gè)電芯單元堆疊成高容量電池過程中無需再加緩沖墊，簡化了堆疊工藝。另一方面，可利用該包覆層作為等靜壓時(shí)電芯單元外部封裝體后續(xù)無需拆除，也即，在等靜壓之后軟質(zhì)包覆層無需再拆除，可以隔絕單元電芯內(nèi)部與環(huán)境，防止電池組裝過程中電芯與環(huán)境的副反應(yīng)，提升了生產(chǎn)效率。

40、本技術(shù)的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。