本發(fā)明涉及固態(tài)電池，具體而言，涉及一種全固態(tài)電芯及其制備方法和應用。

背景技術：

1、全固態(tài)電池具有高比能、高安全的特點，是鋰離子電池發(fā)展的主要趨勢。全固態(tài)電池與傳統(tǒng)電池相比最大的區(qū)別是采用了固態(tài)電解質(zhì)，在制造工藝上與傳統(tǒng)電池也存在很大區(qū)別。隨著固態(tài)電池技術的不斷探索，固態(tài)電池正負極片和電解質(zhì)膜的制作工藝逐漸成熟，大部分采用裁片、疊片方式進行。

2、目前，現(xiàn)有的固態(tài)電池制造方法主要存在如下缺陷：(1)在全固態(tài)極片中，正極片尺寸設計時會小于負極片尺寸，負極包覆正極的邊緣，在熱壓或者等靜壓之后容易造成坍塌，造成電芯短路。(2)現(xiàn)有的極片并沒有應對正極體積變化帶來的脫觸和性能劣化問題(如循環(huán)性能下降)，現(xiàn)有材料與極片的粘附性差，不能與極片形成有效的粘結，應對體積變化帶來的脫觸。

3、此外，電解質(zhì)膜厚度較薄且柔韌性較差，如果采用常規(guī)的送疊或者擺疊，很難快速、穩(wěn)定、精確的抓取搬運，同時存在較大破損風險，進而導致電芯質(zhì)量問題，甚至電芯報廢。傳統(tǒng)的疊片方式在制造固態(tài)電池時，單片抓取疊片效率有瓶頸，也容易造成損傷，且檢測、控制難度高。

4、鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種全固態(tài)電芯及其制備方法和應用，旨在避免由于正負極片尺寸差導致的坍塌、短路等問題，緩解正極極片在充放電過程中體積變化帶來的循環(huán)性能差的問題。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種全固態(tài)電芯，包括正極活性層、負極活性層和電解質(zhì)膜，正極活性層通過電解質(zhì)膜與負極活性層貼合；電解質(zhì)膜與正極活性層和/或負極活性層之間設有離子液體處理層；

4、在正極活性層邊緣附著有固化的絕緣膠，以利用固化的絕緣膠補齊正極活性層與負極活性層的尺寸差。

5、在可選的實施方式中，還包括正極集流體和負極集流體，正極活性層附著于正極集流體兩側(cè)構成正極片，負極活性層附著于負極集流體兩側(cè)構成負極片，電解質(zhì)膜貼附于負極片的兩側(cè)形成復合負極片，正極片和復合負極片均為多個；

6、正極片和復合負極片交替疊加；

7、相鄰的兩個負極片之間利用負極集流體連接；

8、優(yōu)選地，在正極片上附著的固化的絕緣膠的寬度為0.5μm-1.5μm；

9、優(yōu)選地，連接相鄰兩個負極片的負極集流體的兩側(cè)均附著有固化的絕緣膠。

10、在可選的實施方式中，絕緣膠的原料包括第一粘結劑和粘彈性材料，粘彈性材料選自熱塑性膠和熱固性膠中的至少一種；

11、優(yōu)選地，第一粘結劑選自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、羧甲基纖維素、聚丙烯酸和聚丙烯腈中的至少一種；

12、優(yōu)選地，第一粘結劑和粘彈性材料的質(zhì)量比為1：(0.5-1.5)；

13、優(yōu)選地，粘彈性材料選自乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酯、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚丁二烯酸、有機硅樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酯亞胺和聚酰亞胺中的至少一種。

14、在可選的實施方式中，正極活性層中包括正極活性材料、第二粘結劑和導電劑；第二粘結劑選自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、羧甲基纖維素、聚丙烯酸和聚丙烯腈中的至少一種；

15、優(yōu)選地，第一粘結劑與第二粘結劑種類相同；

16、優(yōu)選地，正極活性層中還包括電解質(zhì)，電解質(zhì)選自硫化物電解質(zhì)、氧化物電解質(zhì)和鹵化物電解質(zhì)中的至少一種。

17、在可選的實施方式中，通過將離子液體沉積在電解質(zhì)膜表面制得離子液體處理層；優(yōu)選地，采用氣相沉積的方式將離子液體沉積在電解質(zhì)膜表面制得離子液體處理層；

18、優(yōu)選地，制備離子液體處理層時所使用的離子液體選自1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽、1-乙基-3-甲基溴化咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑二氨睛、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙醋鹽、1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽和1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽中的至少一種；

19、優(yōu)選地，離子液體處理層的厚度為5nm-1000nm，電解質(zhì)膜的厚度為10μm-100μm；

20、優(yōu)選地，電解質(zhì)膜中包括硫化物電解質(zhì)和第三粘結劑，硫化物電解質(zhì)的質(zhì)量占比為80％-99％；其中，硫化物電解質(zhì)選自li3ps4、li7p3s11、li10gep2s12、li6ps5cl、li6ps5i、li6ps5br和li3.875sn0.875as0.125s4和li4sns4中的至少一種；電解質(zhì)膜中的第三粘結劑選自聚偏氟乙烯類粘結劑、硅橡膠、丁苯橡膠、聚乙烯醇、丙烯酸酯類和丁晴橡膠中的至少一種。

21、第二方面，本發(fā)明提供一種前述實施方式中任一項中全固態(tài)電芯的制備方法，包括：提供正極料帶，正極料帶包括正極集流體和附著于正極集流體上的正極活性層；

22、根據(jù)正極片產(chǎn)品的尺寸，在正極活性層上進行制痕形成正極制痕槽，在正極制痕槽處注入絕緣膠，并固化成型；在固化成型之后，在絕緣膠的位置進行模切制片，得到尺寸滿足要求的正極片；

23、將正極片、電解質(zhì)膜與負極片貼合，電解質(zhì)膜位于正極片和負極片之間。

24、在可選的實施方式中，包括：還提供負極料帶和固態(tài)電解質(zhì)料帶，負極料帶包括負極集流體和貼合于負極集流體的負極活性層，固態(tài)電解質(zhì)料帶包括基膜和貼合于基膜的電解質(zhì)膜；

25、將固態(tài)電解質(zhì)料帶轉(zhuǎn)印到負極料帶的負極活性層上，并使基膜分離，使負極料帶的兩側(cè)均貼合有電解質(zhì)膜，得到復合負極料帶；

26、在復合負極料帶上進行制痕，形成貫穿負極活性層和電解質(zhì)膜的負極制痕槽，在負極制痕槽處注入絕緣膠，并固化成型，得到間隔設置的多個復合負極片；

27、將模切制片之后得到的多個正極片與多個復合負極片進行極片復合，之后交替疊加，并熱壓定型，得到全固態(tài)電芯；

28、優(yōu)選地，在負極制痕槽處注入的絕緣膠的厚度小于或等于負極活性層的厚度。

29、在可選的實施方式中，制備方法滿足以下條件中的至少一個：

30、條件一、將固態(tài)電解質(zhì)料帶轉(zhuǎn)印到負極料帶的負極活性層上之前，在電解質(zhì)膜遠離基膜的一側(cè)表面設置離子液體處理層；

31、條件二、分離基膜后，在電解質(zhì)膜遠離負極活性層的一側(cè)表面設置離子液體處理層；

32、優(yōu)選地，電解質(zhì)膜的形成過程包括：按照電解質(zhì)膜的組成將硫化物電解質(zhì)、第三粘結劑和電解質(zhì)溶劑混合得到電解質(zhì)漿料，將電解質(zhì)漿料涂覆于基膜的一側(cè)上，干燥后形成電解質(zhì)膜；

33、更優(yōu)選地，電解質(zhì)溶劑選自丁酸丁酯，異丁酸異丁酯、正己烷、正庚烷、甲苯、二甲苯、苯甲醚、環(huán)己酮和1，3，5-三甲苯中的至少一種；

34、更優(yōu)選地，基膜的材質(zhì)選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚丙烯、鋁箔和不銹鋼箔中的至少一種。

35、第三方面，本發(fā)明提供一種鋰離子電池，包括前述實施方式中任一項全固態(tài)電芯或前述實施方式中任一項制備方法制備得到的全固態(tài)電芯。

36、第四方面，本發(fā)明提供一種用電裝置，包括前述實施方式的鋰離子電池。

37、本發(fā)明具有以下有益效果：通過在正極活性層的邊緣附著固化的絕緣膠，以利用固化的絕緣膠補齊正極活性層與負極活性層的尺寸差，使正極活性層與負極活性層的端部齊平，在擠壓下絕緣膠起到支撐作用，避免由于正負活性層尺寸差導致的坍塌、短路等問題；邊緣的絕緣膠在高壓力條件下能與負極粘合，當正極在充放電時，能夠有效緩解正極極片在充放電過程中體積變化帶來的循環(huán)性能差問題，提升電池的循環(huán)性；還可以有效避免正極極片的邊緣掉料等問題的出現(xiàn)。

38、通過在正極活性層和負極活性層之間設置電解質(zhì)膜，利用電解質(zhì)膜上的離子液體處理層，進而提高電解質(zhì)膜與電極片之間的固固接觸效果，降低電解質(zhì)膜與極片之間的阻抗，提升電池性能。離子液體可以通過填充微孔，自流平與電解質(zhì)間的離子鍵合作用，可以有效地提高膜的強度和離子電導，并大大提升后期轉(zhuǎn)印效率。