CN107768714B

CN107768714B - 全固态离子电池的阴极浆料组合物和包括所述组合物的全固态离子电池的阴极

Info

Publication number: CN107768714B
Application number: CN201611160275.7A
Authority: CN
Inventors: 郑敬真
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2016-08-18
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2036-12-15
Also published as: CN107768714A; KR20180020451A; US20180053932A1; KR101846695B1

Abstract

本文提供了全固态离子电池的阴极浆料组合物和包括所述组合物的全固态离子电池的阴极。更具体地，阴极浆料组合物(和包括所述阴极浆料组合物的阴极)包含粘合剂，通过使用腈含量为约20重量％至约43重量％的氢化丁腈橡胶作为粘合剂并且使用具有不同极性的三种组分的混合物作为分散溶剂，所述粘合剂可以完全溶解在阴极浆料中。因此，浆料中的这些组分的分散性和内聚力显著改进。

Description

全固态离子电池的阴极浆料组合物和包括所述组合物的全固态离子电池的阴极

技术领域

本发明涉及全固态离子电池的阴极浆料组合物和包括所述组合物的全固态离子电池的阴极。更具体地，本发明涉及全固态离子电池的阴极浆料组合物和包括所述组合物的全固态离子电池的阴极，其中粘合剂可以完全溶解在阴极浆料中。通过使用腈含量为20至43重量％的氢化丁腈橡胶作为粘合剂并且使用具有不同极性的三种组分的混合物作为分散溶剂，浆料中包含的组分的分散力和结合力相对于现有技术的组合物和阴极得到显著改进。

背景技术

目前，从大型设备(例如车辆和储能***)到小型设备(例如移动电话、摄影机和笔记本电脑)都已经广泛使用二次电池。相对于Ni-Mn电池或Ni-Cd电池，锂二次电池作为二次电池的优点在于每单位面积的大容量。然而，锂二次电池可能容易过热，仅具有约360Wh/kg的能量密度，并且具有较差输出。因此这些电池不适合作为可以应用于车辆的下一代电池。

因此，对具有高输出和高能量密度的全固态离子电池具有越来越高的兴趣。全固态离子电池包括含有活性材料的阴极、固体电解质、导电材料、粘合剂等、阳极和介于阴极和阳极之间的固体电解质。

固体电解质通常包含硫化物基固体电解质。在使用强极性溶剂的一些情况下，硫化物基固体电解质可以溶解或离子导电率降低。由于这些特征，可以使用非极性或弱极性溶剂。

然而，当使用非极性或弱极性溶剂时，可以加入的粘合剂的类型非常有限。例如，当腈基粘合剂与非极性或弱极性溶剂一起使用时，粘合剂不能完全溶解在溶剂中并且不能在浆料中均匀分散。此外，浆料的组分的内聚力变差并且不溶性粘合剂增加阴极中的电阻。因此，电池的性能和寿命变差。

因此，与全固态离子电池中的活性材料、固体电解质和导电材料无反应性。需要进行研究和开发，旨在通过增加粘合剂的溶解度改进电极中的浆料的分散力同时维持化学稳定性。

公开于背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本发明背景技术的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明致力于解决与现有技术相关的上述问题。

本发明的发明人发现，通过使用腈含量为约20重量％至约43重量％(例如约20重量％、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42或约43重量％)的氢化丁腈橡胶作为粘合剂并且使用具有不同极性的三种组分的混合物作为分散溶剂，粘合剂可以完全溶解在阴极浆料中并且浆料中包含的组分的分散力和结合力可以显著改进。

更具体地，第一分散溶剂用于完全或部分溶解可以用在全固态离子电池的阴极中的粘合剂并且分散阴极中的阴极活性材料、固体电解质和导电材料。第二分散溶剂和第三分散溶剂用于完全溶解粘合剂并且通过延迟阴极活性材料、硫化物基固体电解质和导电材料在分散溶剂中的沉淀速度从而改进分散。

因此，本发明的目的是提供用于全固态离子电池的阴极浆料组合物，所述组合物能够显著改进粘合剂的溶解度。

本发明的另一个目的是提供包括所述阴极浆料组合物的用于全固态离子电池的阴极。

本发明的又一个目的是提供包括所述阴极的全固态离子电池。

在一个方面，本发明提供一种用于全固态离子电池的阴极浆料组合物。所述阴极浆料组合物可以包含活性材料、导电材料、硫化物基固体电解质、粘合剂和分散溶剂。分散溶剂可以包含(a)第一分散溶剂，所述第一分散溶剂为选自环戊基甲醚、二甲苯和庚烷的至少一者；(b)第二分散溶剂，所述第二分散溶剂为选自三丁胺(TBA)、三乙胺和环己酮的至少一者；和(c)第三分散溶剂，所述第三分散溶剂具有约10MPa至约20MPa(例如约10MPa、11、12、13、14、15、16、17、18、19或约20MPa)的分散性和约9MPa至约18MPa(例如约9MPa、10、11、12、13、14、15、16、17或约18MPa)的极性指数。

在另一个方面，本发明提供一种包括所述阴极浆料组合物的用于全固态离子电池的阴极。

在又一个方面，本发明提供一种包括所述阴极的全固态离子电池。

根据本发明，通过使用腈含量为约20重量％至约43重量％(例如约20重量％、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42或约43重量％)的氢化丁腈橡胶作为粘合剂并且使用通过混合具有不同极性的三种组分获得的分散溶剂作为溶剂，全固态离子电池的阴极浆料组合物可以显著改进阴极浆料中包含的组分的结合力和分散稳定性。

在现有非极性溶剂中不溶性粘合剂可以完全溶解在所述阴极浆料中从而均匀分散活性材料、导电材料等。通过避免电解质元素的离子化，锂离子导电率可以分散。

还能够制备使用具有改进的分散力和结合力的阴极浆料组合物的阴极。

通过使用本文描述的阴极和/或阴极浆料组合物，还能够改进全固态离子电池的性能和充电和放电特征。

下面讨论本发明的其它方面和优选实施方案。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

下面讨论本发明的上述特征及其它特征。

附图说明

现在将参照附图中显示的某些示例性实施方案详细描述本发明的上述特征和其它特征，所述附图在下文中仅以显示的方式给出，因此不限制本发明：

图1为显示HNBR粘合剂(34重量％和20重量％的腈)对于本发明的制备实施例1中的分散溶剂的溶解度的评估结果的照片。

图2为显示HNBR粘合剂(34重量％、39重量％和43重量％的腈)对于本发明的制备实施例1和6中的分散溶剂的溶解度的评估结果的照片。

图3A为显示本发明的制备实施例2中的分散溶剂中使用的HNBR粘合剂(34重量％的腈)溶解度的评估结果的照片。

图3B为显示本发明的制备实施例2中的分散溶剂中使用的HNBR粘合剂(39重量％的腈)的溶解度的评估结果的照片。

图3C为显示本发明的制备实施例2中的分散溶剂中使用的HNBR粘合剂(43重量％的腈)的溶解度的评估结果的照片。

图4为显示使用本发明的制备实施例1至5和7至9中的分散溶剂的HNBR粘合剂(34重量％的腈)的溶解度的评估结果的照片。

图5为显示在本发明的实施例9至12中制备的全固态离子电池的充电和放电的评估结果的图。

应当了解，附图不必按比例，显示了说明本发明的基本原理的各种优选特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

接下来将详细引用本发明的各个实施方案，实施方案的示例被显示在所附附图中并被描述如下。虽然将结合示例性实施方案描述本发明，但是应当了解，本说明书并非要将本发明限制于那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效方式和其它实施方案。

下文将具体描述本发明的一个示例性实施方案。

本发明提供用于全固态离子电池的阴极浆料组合物，所述阴极浆料组合物包含活性材料、导电材料、硫化物基固体电解质、粘合剂和分散溶剂，其中分散溶剂包含(a)第一分散溶剂，所述第一分散溶剂为选自环戊基甲醚、二甲苯和庚烷的至少一者；(b)第二分散溶剂，所述第二分散溶剂为选自三丁胺(TBA)、三乙胺和环己酮的至少一者；和(c)第三分散溶剂，所述第三分散溶剂具有约10MPa至约20MPa(例如约10MPa、11、12、13、14、15、16、17、18、19或约20MPa)的分散性和约9MPa至约18MPa(例如约9MPa、10、11、12、13、14、15、16、17或约18MPa)的极性指数。

根据本发明的优选的示例性实施方案，粘合剂可以用于结合阴极材料例如活性材料、导电材料和固体电解质。当电池放电时活性材料还原，并且当电池充电时活性材料氧化。亦即，当电池充电和放电时，活性材料的体积变化。因此，阴极材料之间的界面电阻出现，而粘合剂可以降低界面电阻。

作为本发明中使用的粘合剂，可以使用腈含量为约20重量％至约43重量％(例如约20重量％、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42或约43重量％)的氢化丁腈橡胶(下文称为“HNBR”)。通过向NBR中加氢除去碳链的双键从而获得HNBR。因此，HNBR化学上稳定并且具有与硫化物基固体电解质的低反应性。HNBR由丁二烯重复单元和丙烯腈重复单元组成。腈含量的“％”表示HNBR中的丙烯腈含量。

当腈含量为约20重量％至约43重量％(例如约20重量％、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42或约43重量％)时，HNBR可以完全溶解在本发明的分散溶剂中。溶剂的介电常数根据腈含量而变化，因此HNBR的溶解度变化。当HNBR不溶解在溶剂中时，存在的问题是当制备阴极时HNBR不能均匀分散，因此降低了电池的能量密度和寿命特征。优选地，可以使用腈含量为约20重量％至约30重量％(例如约20重量％、21、22、23、24、25、26、27、28、29或约30重量％)的HNBR。

在此，HNBR的溶解度根据腈含量而变化，并且可以通过如下等式基于分散溶剂的独特特征而计算。

[Hasen溶解度参数的等式]

(Ra)²＝4(δ_d2-δ_d1)²+(δ_p2-δ_p1)²+(δ_h2-δ_h1)²

(在等式中，δ_d为分散溶剂的分散力，δ_p(分子间力)为分散溶剂的极性指数，并且δ_h为分散溶剂的氢结合力。)

RED＝Ra/R₀

(RED<1：粘合剂完全溶解在分散溶剂中)

(RED＝1：粘合剂部分溶解在分散溶剂中)

(RED>1：粘合剂不溶解在分散溶剂中)

例如，HNBR的溶解度可以通过在等式中代入环戊基甲醚(CPME)、丙烯腈和二甲苯而计算。在该情况下，分散溶剂的分散力的顺序为CPME>丙烯腈>二甲苯。此外，分散溶剂的极性指数的顺序为丙烯腈>CPME>二甲苯。通过所述等式，可以确定HNBR的腈含量的最佳范围和分散溶剂的独特特征(分散性和极性指数)。

根据本发明的优选的示例性实施方案，分散溶剂可以为如下的混合物：(a)约50重量％至约85重量％(例如约50重量％、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84或约85重量％)的第一分散溶剂，(b)约14重量％至约30重量％(例如14重量％、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或约30重量％)的第二分散溶剂，和(c)约1重量％至约20重量％(例如约1重量％、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或约20重量％)的第三分散溶剂。特别地，当第二分散溶剂的含量小于14重量％时，存在的问题是所使用的阴极浆料的分散稳定性变差，并且当其含量大于30重量％时，存在的问题是所使用的粘合剂的溶解度变差。此外，当第三分散溶剂的含量小于1重量％时，粘合剂不能完全溶解并且可能处于不透明状态，并且当其含量大于20重量％时，所使用的硫化物基固体电解质的锂离子导电率可能降低。

根据本发明的优选的实施方案，由于浆料中的溶剂和活性材料中包含的氧原子、导电材料和硫化物基固体电解质之中的反应性极低，第一分散溶剂化学上稳定，并且用于均匀混合组分并且可以部分溶解粘合剂。第一分散溶剂可以使用选自环戊基甲醚、二甲苯和庚烷的至少一者，它们的极性指数小于3MPa。

根据本发明的优选的实施方案，第二分散溶剂通过混合活性材料、导电材料和硫化物基固体电解质而获得，从而改进分散稳定性。第二分散溶剂可以使用选自三丁胺(TBA)、三乙胺和环己酮的至少一者，它们的极性指数为约3MPa至约13MPa(例如约3MPa、4、5、6、7、8、9、10、11、12或约13MPa)。特别地，当选择第二分散溶剂时，通过考虑斯托克斯定律，如下表1所示，有一种方法是选择具有溶剂的大粘度系数的分散溶剂、选择具有粘合剂的大分子量的分散溶剂，或通过增加粘合剂的含量提高具有经溶解粘合剂的分散溶剂的粘度。

有一种方法是使用额外添加剂通过减小粉末粒径降低沉淀速度或者使用额外添加剂通过减小范德华力使粉末的附聚达到最小化。

[表1]

类别	溶剂密度	溶剂粘度系数
			对二甲苯	860g/cm<sup>3</sup>	0.34cP
邻二甲苯	880g/cm<sup>3</sup>	0.812cP
			间二甲苯	870g/cm<sup>3</sup>	0.62cP
庚烷	690～710g/cm<sup>3</sup>	0.42cP
			三丁胺	778g/cm<sup>3</sup>	1.35cP

根据本发明的优选的实施方案，第三分散溶剂用于避免硫化物基固体电解质的离子化并且完全溶解HNBR粘合剂。第三分散溶剂可以使用分散性为约10MPa至约20MPa(例如约10MPa、11、12、13、14、15、16、17、18、19或约20MPa)并且极性指数为9至18MPa(例如约9MPa、10、11、12、13、14、15、16、17或18MPa)的分散溶剂。第三分散溶剂可以使用选自丙酮、甲乙酮、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲亚砜(DMSO)、甲醇、甲酸、甲苯和水的至少一者。

本发明中使用的分散溶剂的分散性、极性指数和氢结合力示于下表2。

[表2]

如表2所示，在本发明中使用的溶剂中，当单独使用具有高极性指数的溶剂时，硫化物基固体电解质的元素可能由于高极性指数而离子化。在本发明中，为了避免所述问题，能够通过使用包含具有不同极性的三种组分的分散溶剂避免硫化物基固体电解质的离子化并且同时改进活性材料、导电材料和硫化物基固体电解质的分散稳定性。

根据本发明的优选的实施方案，活性材料可以使用氧化锂基活性材料，例如锂镍钴锰(LiNCM)、锂镍钴铝(LiNCA)和磷酸铁锂(LiFePO₄)。

根据本发明的优选的实施方案，混合导电材料从而将其加入阴极。全固态锂电池放电同时电子接触活性材料，然后发生还原反应。亦即，电子需要在阴极中平稳地移动。因此，可以使用具有高导电率的导电材料用于电子的移动。导电材料可以使用炭黑、科琴黑、石墨粉末等。

根据本发明的优选的实施方案，在阴极中混合固体电解质用于传递锂离子的移动。优选的是固体电解质使用硫化物基固体电解质从而实现高的放电容量。作为硫化物基固体电解质，可以使用Li₂S、Li₂S-P₂S₅、Li₂S-Ge₂S₂、Li₂S-B₂S₅、Li₂S-Al₂S₅等。

同时，本发明的用于全固态离子电池的阴极包括浆料组合物。

本发明的全固态锂电池包括阴极。

因此，通过使用腈含量为约20重量％至约43重量％(例如约20重量％、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42或43重量％)的氢化丁腈橡胶作为粘合剂并且使用通过混合具有不同极性的三种组分获得的分散溶剂作为溶剂，根据本发明的全固态离子电池的阴极浆料组合物可以显著改进阴极浆料中包含的组分的分散力和结合力。

在现有的非极性溶剂中，不溶性粘合剂可以完全溶解并且均匀分散在阴极浆料中。

还能够改进使用所述阴极的全固态离子电池的性能和充电和放电特征。

下文将基于实施例更详细地描述本发明，本发明不受如下实施例的限制。

实施例

以下实施例显示本发明，但是并不旨在限制本发明。

制备实施例：分散溶剂的制备

使用下表3所示的组成组分和含量比例制备用于全固态离子电池的阴极浆料组合物中加入的分散溶剂。

[表3]

试验实施例

试验实施例1：粘合剂对每种分散溶剂的溶解度的评估

进行分散溶剂的每种组分的溶解度的评估。在溶解度评估中，单独使用下表4所示的各个分散溶剂并且将两种粘合剂以5g的量分别注入100ml的每种分散溶剂中，在室温下溶解5小时然后确定溶解状态。

[表4]

根据表4中的结果，确定当通过使用相关技术中的分散溶剂溶解各个粘合剂时，粘合剂不溶或半溶或者出现粘合剂溶胀。此外，即使粘合剂溶解，确定由于产生与硫化物基固体电解质的副反应使得电池性能变差。

因此可见，由于现有分散溶剂的特征使得极性指数较低，粘合剂组分不能良好溶解，然而当使用具有高极性指数的溶剂时，出现与硫化物基固体电解质的副反应。

试验实施例2-1：包含Li、P和Sn元素的硫化物基固体电解质对于每种分散溶剂(ICP-MS)的分解程度的测量结果

测量本发明中使用的硫化物基固体电解质对于每种分散溶剂的分解程度，其结果示于下表5至7。

[表5]

[表6]

[表7]

根据表5至7中的结果可见，在对于包含Li、P和Sn元素的硫化物基固体电解质使用单种分散溶剂的情况下，对于每种分散溶剂的分解程度根据硫化物基固体电解质的元素而变化。特别地，确定当单独使用TEGMDE、NMP、乙腈和丙酮时，硫化物基固体电解质使元素离子化的倾向极高。因此，当单独使用具有高极性指数的分散溶剂时，硫化物基固体电解质的元素可能被分散溶剂离子化，因此硫化物基固体电解质的锂离子导电率变差。

试验实施例2-2：包含Li、P和Sn元素的硫化物基固体电解质对于每种混合分散溶剂(ICP-MS)的分解程度的测量结果

测量本发明中使用的硫化物基固体电解质对于每种分散溶剂的分解程度，其结果示于下表8至10。

[表8]

[表9]

[表10]

根据表8至10中的结果，相比于单独使用分散溶剂的试验实施例2-1中的结果，确定当使用两种组分的混合分散溶剂时，避免了硫化物基固体电解质的元素的分解(离子化)。

试验实施例3：使用制备实施例1和6中的分散溶剂评估粘合剂的溶解度

使用制备实施例1和6中的分散溶剂进行粘合剂溶解度的评估。在溶解度评估试验中，将5g粘合剂混入100ml的每种分散溶剂中，然后在室温下溶解5小时，然后确定溶解状态。结果示于图1和2。粘合剂使用腈含量为20重量％、34重量％、39重量％和43重量％的HNBR粘合剂。

图1为显示HNBR粘合剂(34重量％和20重量％的腈)对于制备实施例1中的分散溶剂的溶解度的评估结果的照片。图1的(a)为使用包含34重量％的腈的HNBR粘合剂的情况，并且确定所述粘合剂不溶于制备实施例1中的分散溶剂因此不透明。特别地，由于通过使用离心分离定量溶液(a)的悬浮固体，确定99.1重量％的粘合剂溶解，并且剩余的0.09重量％不溶因此悬浮。此外，图1的(b)为使用包含20重量％的腈的HNBR粘合剂的情况，并且确定所述粘合剂未完全溶解并且仍然以不透明状态存在。

图2为显示HNBR粘合剂(34重量％、39重量％和43重量％的腈)对于制备实施例1和6中的分散溶剂的溶解度的评估结果的照片。图2的(a)、(b)和(c)为使用包含34重量％、39重量％和43重量％的腈的HNBR粘合剂在制备实施例1的分散溶剂中的情况。如图2所示，在单独使用第一分散溶剂的图2(a)至(c)的情况下，确定HNBR粘合剂未完全溶解因此处于不溶状态。另一方面，图2的(d)为使用包含34重量％、39重量％和43重量％的腈的HNBR粘合剂在制备实施例6的分散溶剂中的情况。在具有不同极性指数的两种组分的混合分散溶剂的图2(d)的情况下，确定HNBR粘合剂完全溶解。然而，在图2(d)中，HNBR粘合剂溶解，但是具有极强的极性指数使得硫化物基固体电解质的元素离子化，因此存在的问题是硫化物基固体电解质的锂离子导电率变差。

图3A至3C为显示HNBR粘合剂(34重量％、39重量％和43重量％的腈)对于制备实施例2中的分散溶剂的溶解度的评估结果的照片。如图3A和3B所示，为了改进分散性，第二分散溶剂与能够完全或部分溶解粘合剂的第一分散溶剂混合使用，但是确定存在的问题是HNBR粘合剂被洗脱。

正如通过图3C确定的，存在的问题是浆料的分散性和稳定性由于粘合剂的洗脱而被破坏，并且不能良好地形成电极。

因此，当选择额外混合的第二分散溶剂改进分散性时，需要考虑到所述问题选择第二分散溶剂，并且进一步需要混合第三分散溶剂从而弥补所述问题。

试验实施例4：使用制备实施例1至5和7至9中的分散溶剂评估粘合剂的溶解度

使用制备实施例1至5和7至9中的分散溶剂进行粘合剂溶解度的评估。在溶解度评估试验中，将5g粘合剂混入100ml的每种分散溶剂中，然后在室温下溶解5小时，然后确定溶解状态。结果示于下表11和图4。

[表11]

根据表11中的结果，在具有不同极性指数的三种组分的混合分散溶剂的实施例1至3的情况下，确定包含20至43重量％的腈的HNBR粘合剂完全溶解。

另一方面，在混合两种组分的分散溶剂的实施例4至8的情况下，确定HNBR粘合剂溶解，但是以不透明状态溶解并且部分溶解或不溶。

图4为显示使用制备实施例1至5和7至9中的分散溶剂的HNBR粘合剂(34重量％的腈)的溶解度的评估结果的照片。在图4中，依次列出了实施例1至8(图4的序号4、5和8至13)的结果。

正如通过图4确定的，相比于单独使用分散溶剂或混合使用两种组分的情况，在混合使用具有不同极性指数的三种组分的实施例1至3的情况下，确定HNBR粘合剂完全溶解。此外，在相同的条件下，当HNBR粘合剂维持完全溶解状态并且静置1周时，发现HNBR粘合剂组分完全不沉降。

另一方面，在实施例4至8中，确定HNBR粘合剂处于不溶状态、部分溶解或以不透明状态溶解。此外，在相同的条件下，当HNBR粘合剂部分溶解或以不透明状态溶解并且静置1周时，发现HNBR粘合剂组分在底部沉降。

因此，如同本发明，相比于单独使用分散溶剂或混合使用两种组分的情况，当混合使用具有不同极性指数的三种组分时，HNBR粘合剂完全溶解。此外可见，避免了硫化物基固体电解质的元素的离子化并且分散稳定性出色，因此阴极活性材料、导电材料等均匀分散。

试验实施例5：全固态离子电池的充电/放电和寿命特征的评估

使用下表12所示的组成组分和含量比例制备用于全固态离子电池的具有60重量％的固体含量的阴极浆料。

[表12]

通过通常方法使用阴极浆料制备全固态离子电池。在如上制备的全固态离子电池中，在2至4.3V(电压)和0.02mA/cm²(电流密度)的条件下进行充电和放电的评估，结果示于图5。

图5为显示实施例9至12中制备的全固态离子电池的充电和放电的评估结果的图。正如通过图5确定的，在实施例10中，由于HNBR粘合剂的洗脱使得难以测量全固态离子电池的充电和放电效率，并且在实施例9中，确定放电效率不佳。

另一方面，在实施例11和12中，确定粘合剂完全溶解并且活性材料、导电材料等在阴极浆料中均匀分散，因此由于具有改进的分散力和结合力的阴极浆料，全固态离子电池的充电和放电效率显著改进。

已经参考优选实施方案详细描述本发明。然而，本领域技术人员将理解可以在这些实施方案中做出改变而不偏离本发明的原理和精神，本发明的范围在所附权利要求及其等价形式中限定。

Claims

1.一种用于全固态离子电池的阴极浆料组合物，包含

活性材料、导电材料、硫化物基固体电解质、粘合剂和分散溶剂，

其中分散溶剂包含：

a)第一分散溶剂，所述第一分散溶剂为选自环戊基甲醚、二甲苯和庚烷的至少一者；

b)第二分散溶剂，所述第二分散溶剂为选自三丁胺TBA、三乙胺和环己酮的至少一者；和

c)第三分散溶剂，所述第三分散溶剂具有10MPa至20MPa的分散性和9MPa至18MPa的极性指数，

其中分散溶剂为如下的混合物：a)50重量％至85重量％的第一分散溶剂，b)14重量％至30重量％的第二分散溶剂，和c)1重量％至20重量％的第三分散溶剂，

其中第三分散溶剂为选自丙酮、甲乙酮、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、甲醇、甲酸、和水的至少一者。

2.根据权利要求1所述的用于全固态离子电池的阴极浆料组合物，其中粘合剂为腈含量为20至43重量％的氢化丁腈橡胶HNBR。

3.一种用于全固态离子电池的阴极，所述阴极包括根据权利要求1所述的用于全固态离子电池的阴极浆料组合物。

4.一种全固态离子电池，所述全固态离子电池包括根据权利要求3所述的用于全固态离子电池的阴极。