[发明专利]用于全固态锂离子电池的复合固态电解质及其制备方法

权利要求书

1.一种用于全固态锂离子电池的复合固态电解质，其包含无机电解质层和附着在所述无机电解质层的两个表面上的两层有机电解质层，其特征在于，所述有机电解质层包含锂盐和有机电解质，所述无机电解质层由稀有金属掺杂的无机电解质形成。

2.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述有机电解质为选自以下的一种或更多种：聚氧化乙烯、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚苯撑类。

3.根据权利要求1或2所述的复合固态电解质，其特征在于，所述锂盐为选自以下的一种或更多种：双三氟甲基磺酸亚酰胺锂、高氯酸锂和六氟磷酸锂。

4.根据权利要求1或2所述的复合固态电解质，其特征在于，所述稀有金属掺杂的无机电解质为选自以下的一种或更多种：稀有金属掺杂的石榴石型锂离子导体Li₇La₃Zr₂O₁₂、钙钛矿型锂离子导体Li_3xLa_(2/3)-xTiO₃(0<x<0.16)、LISICON型锂离子导体Li₁₄ZnGe₄O₁₆、NASICON型锂离子导体Li_1+xTi_2-xM_x(PO₄)₃和Li_1+xGe2-xM_x(PO₄)₃(0.1<x<0.7，M＝Al,Ga,In,Sc)。

5.根据权利要求1或2所述的复合固态电解质，其特征在于，所述稀有金属为选自以下的一种或更多种：钛(Ti)、钒(V)、钽(Ta)和铌(Nb)。

6.制备根据权利要求1-5中任一项所述复合固态电解质的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

i)制备稀有金属掺杂的无机电解质粉体；

ii)形成无机电解质层；

iii)制备包含有机电解质和锂盐的浆料；和

iv)在所述无机电解质层的两个表面上涂布所述包含有机电解质和锂盐的浆料并使其固化以获得复合固态电解质。

7.根据权利要求6所述复合固态电解质的方法，其特征在于，

i)制备无机电解质粉体可以通过如下进行：按照无机电解质的化学计量比将相应的原料以及pH缓冲剂均匀地分散于第一溶剂中，加入沉淀剂，在氩气保护、200-600℃下进行热处理得到无机电解质粉体。

8.根据权利要求6或7所述复合固态电解质的方法，其特征在于，ii)形成无机电解质层可以通过如下进行：将i)步骤中得到的无机电解质粉体加入第二溶剂中，并加入分散剂制成浆料后经研磨以细化颗粒，使颗粒的粒径在100纳米到4微米内，使浆料流延成型，经过干燥、裁剪、脱脂烧结得到薄膜形式的无机电解质层。

9.根据权利要求6或7所述复合固态电解质的方法，其特征在于，iii)制备包含有机电解质和锂盐的浆料可以通过如下进行：将有机电解质与锂盐分散于第三溶剂中，在60-80℃下搅拌得到均匀分散的浆料。

10.根据权利要求6或7所述复合固态电解质的方法，其特征在于，

iv)在所述无机电解质层的两个表面上涂布所述包含有机电解质和锂盐的浆料并使固化以获得复合固态电解质可以通过如下进行：采用浸渍提拉法将ii)步骤中所得的无机电解质层浸入iii)步骤制备的浆料中，将无机电解质层从浆料中拉出，待第三溶剂完全挥发后得到在无机电解质层的两个表面上附着有机电解质层的复合固态电解质。