本發(fā)明涉及鋰離子電池，特別涉及一種高能量密度固態(tài)鋰離子電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著全球能源需求的不斷增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，鋰離子電池因其高能量密度、長(zhǎng)壽命和環(huán)保特性，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、便攜式電子設(shè)備和儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的鋰離子電池雖然性能較優(yōu)，但仍存在能量密度不足、循環(huán)壽命有限和安全性問(wèn)題。提高鋰離子電池的能量密度和安全性，延長(zhǎng)其壽命，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
2、現(xiàn)有的鋰離子電池材料包括正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜等，其中正極材料多為磷酸鐵鋰（lifepo4）、鈷酸鋰（licoo2）、鎳鈷錳酸鋰（linicomno2）等，負(fù)極材料多為石墨、硅碳復(fù)合材料等。電解液一般采用六氟磷酸鋰（lipf6）溶液，隔膜多為聚烯烴膜。其中，六氟磷酸鋰（lipf6）是目前廣泛用于鋰離子電池的電解質(zhì)鹽，主要因其具有較高的電導(dǎo)率和良好的電化學(xué)穩(wěn)定性。但其仍存在熱穩(wěn)定性差、對(duì)水敏感、低溫性能差等問(wèn)題，進(jìn)而影響鋰離子電池的化學(xué)性能。
3、因此，現(xiàn)有技術(shù)需要進(jìn)行改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的鋰離子電池的電解質(zhì)鹽仍存在熱穩(wěn)定性差、對(duì)水敏感、低溫性能差等問(wèn)題，進(jìn)而影響鋰離子電池的化學(xué)性能，因此，本發(fā)明提供一種高能量密度固態(tài)鋰離子電池及其制備方法用于解決上述問(wèn)題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種高能量密度固態(tài)鋰離子電池，其包括正極、負(fù)極、隔膜和電解液；
3、所述正極包括正極集流體及涂在正極集流體上的正極漿料，所述正極漿料包括鎳鈷錳三元材料；
4、所述負(fù)極包括負(fù)極集流體及涂在負(fù)極集流體上的負(fù)極漿料，所述負(fù)極漿料包括硅碳復(fù)合材料；
5、所述隔膜為陶瓷隔膜；
6、所述電解液包括溶劑、電解質(zhì)和添加劑，其中：
7、所述電解質(zhì)的質(zhì)量占所述電解液總質(zhì)量的17%-22%，包括占所述電解液總質(zhì)量15%-18%的六氟磷酸鋰和2%-4%的三氟甲磺酰亞胺鋰；
8、所述添加劑的質(zhì)量占所述電解液總質(zhì)量的4.5%-6.5%，包括占所述電解液總質(zhì)量3%-4%的磷酸三乙酯、1%～1.5%的氟代碳酸乙烯酯和0.5%～1%的固態(tài)電解質(zhì)界面層成膜添加劑；
9、所述溶劑占所述電解液總質(zhì)量的余量，其包括20%～30%的碳酸乙烯酯和10%～20%的離子液體。
10、在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述離子液體為四氟硼酸鹽離子液體或有機(jī)磷酸酯類離子液體。
11、在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述固態(tài)電解質(zhì)界面層成膜添加劑為氟代丙烯碳酸酯或硫氰酸鋰。
12、在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述正極集流體為10μm的涂碳鋁箔，所述負(fù)極集流體為6μm的銅箔，所述陶瓷隔膜的厚度為12μm。
13、在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述正極漿料包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：95%～96%的鎳鈷錳三元材料、1%～1.5%的導(dǎo)電碳納米管、0.2%～0.4%的導(dǎo)電石墨烯漿料和2%～3%的聚偏氟乙烯。
14、在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述負(fù)極漿料包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：94%～96%的硅碳復(fù)合材料、1%～1.5%的導(dǎo)電炭黑，0.8%～1.2%的聚丙烯酸，0.8%～1.2%的羧甲基纖維素鈉，1%～1.5%的丁苯橡膠。
15、在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述正極漿料中的鎳鈷錳三元材料的粒徑為1-5微米，且其表面經(jīng)過(guò)包覆氧化鋁處理。
16、第二方面，本發(fā)明還提供一種高能量密度固態(tài)鋰離子電池的制備方法，其用于上述的高能量密度固態(tài)鋰離子電池，具體包括以下步驟：
17、s1、將鎳鈷錳三元材料、導(dǎo)電碳納米管、導(dǎo)電石墨烯漿料和聚偏氟乙烯混合均勻，并溶解于n-甲基吡咯烷酮中，形成正極漿料；
18、s2、將正極漿料涂覆在涂碳鋁箔上，干燥并壓實(shí)，制得正極片；
19、s3、將硅碳復(fù)合材料、導(dǎo)電炭黑、聚丙烯酸、羧甲基纖維素鈉和丁苯橡膠混合均勻，并溶解于適量的水中，形成負(fù)極漿料；
20、s4、將負(fù)極漿料涂覆在銅箔上，干燥并壓實(shí)，制得負(fù)極片；
21、s5、將所述離子液體、所述碳酸乙烯酯、所述六氟磷酸鋰、所述三氟甲磺酰亞胺鋰、所述磷酸三乙酯、所述氟代碳酸乙烯酯和固態(tài)電解質(zhì)界面層成膜添加劑混合均勻，制得電解液；
22、s6、將所述正極片、所述負(fù)極片和所述陶瓷隔膜疊放在一起，注入所述電解液，密封電池殼體，形成所需的高能量密度固態(tài)鋰離子電池。
23、有益效果：本發(fā)明提供的高能量密度固態(tài)鋰離子電池結(jié)合了鎳鈷錳三元正極材料、硅碳復(fù)合負(fù)極材料、陶瓷隔膜和優(yōu)化的電解液配方，同時(shí)電解液采用含有離子液體和碳酸乙烯酯多種溶劑的混合體系，并加入了六氟磷酸鋰和三氟甲磺酰亞胺鋰作為電解質(zhì)，以及多種功能性添加劑。采用固態(tài)電解質(zhì)界面層成膜添加劑和陶瓷隔膜，有效提高了電池的熱穩(wěn)定性與抗短路能力，避免了液態(tài)電解液在高溫或過(guò)充情況下的安全風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)了電池的安全性。通過(guò)優(yōu)化電解液配方使其具有高離子導(dǎo)電率，還能夠形成穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面層，顯著提高了電池的整體性能和循環(huán)壽命。
1.一種高能量密度固態(tài)鋰離子電池，其特征在于，包括正極、負(fù)極、隔膜和電解液；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量密度固態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述離子液體為四氟硼酸鹽離子液體或有機(jī)磷酸酯類離子液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量密度固態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)界面層成膜添加劑為氟代丙烯碳酸酯或硫氰酸鋰。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量密度固態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述正極集流體為10μm的涂碳鋁箔，所述負(fù)極集流體為6μm的銅箔，所述陶瓷隔膜的厚度為12μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量密度固態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述正極漿料包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：95%～96%的鎳鈷錳三元材料、1%～1.5%的導(dǎo)電碳納米管、0.2%～0.4%的導(dǎo)電石墨烯漿料和2%～3%的聚偏氟乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量密度固態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述負(fù)極漿料包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：94%～96%的硅碳復(fù)合材料、1%～1.5%的導(dǎo)電炭黑，0.8%～1.2%的聚丙烯酸，0.8%～1.2%的羧甲基纖維素鈉，1%～1.5%的丁苯橡膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量密度固態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述正極漿料中的鎳鈷錳三元材料的粒徑為1-5微米，且其表面經(jīng)過(guò)包覆氧化鋁處理。
8.一種高能量密度固態(tài)鋰離子電池的制備方法，其特征在于，用于制備權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的高能量密度固態(tài)鋰離子電池，具體包括以下步驟：