电池单元及其制备方法、固态电池及电气装置
固态正极中的硫化物固态电解质颗粒仅通过点接触导电,申请人将其归因于典型的20–30质量百分比的负载量。所主张的正极层中添加了纤维素纤维,硫化物颗粒沿这些纤维呈“串珠”状排列,且纤维也与活性材料接触。该方法权利要求规定预混料中必须含有带负电的纤维素,并将其作为这种排列的基础。
将磺化乙基纤维素(直径8 μm,长度1 mm)和Li6PS5Cl(LPSC,4 μm)在丁酸丁酯中均质化(40 MPa,1 h)并经喷雾干燥,随后与NCM811、VGCF和PVDF混合,并涂覆于铝箔(80 μm)上,使涂层中纤维素含量为0.5质量%,LPSC含量为14.5质量%。电池采用50 μm的LPSC隔膜和25 μm的锂箔负极,未说明工作堆叠压力。
正极的离子电导率为 4.3 × 10-4 S/cm(EIS),相比之下,未磺化的乙基纤维素为 2.5 × 10-4 S/cm,不含纤维素时为 3.4 × 10-4 S/cm,未干燥的纤维素-LPSC预混料为 3.0 × 10-4 S/cm。整电池的初始放电容量为179 mAh/g,初始库仑效率为85.3%,经200次循环(0.1 C,2.5–4.25 V,25°C)后容量保持率为88.9%;而未添加纤维素时的数据分别为170 mAh/g、82.2%和85.1%。若用 2.8 μm LPSC 替代,容量可提升至 181 mAh/g,效率为 87.3%。
A:硫化物固态电解质颗粒(Li6PS5Cl 或 Li3PS4)
B:磺化纤维素纤维(乙基、甲基或氰基纤维素)
C:正极活性材料(NCM811)
图示:阴极层中,硫化物固态电解质颗粒(A)沿磺化纤维素纤维(B)呈“串珠”状排列,且纤维同时与正极活性材料(C)接触。
