[发明专利]一种全固态电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种全固态电池，其包含正极和固态电解质，正极表面的正极活性材料与固态电解质接触，正极活性材料与固态电解质中含有同种物质。优选地，相同的物质组分为快离子导体Li_1+xAl_xTi_2‑x(PO₄)₃(0＜x≤0.5)。由此，使固态电解质的组成成分与正极活性材料的组成成分含有相同物质，从而提高电池正极与固态电解质之间的同质相容性，降低界面电阻。本发明还涉及全固态电池的制备方法。

技术领域

本发明属于新能源材料和电化学领域，具体涉及一种全固态电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、对坏境无污染等特点，已经被广泛应用于便携式电子设备和动力汽车上。因此锂离子电池及其相关材料成为目前研究的热点。

传统的锂离子电池一般采用有机电解液和隔膜，在使用过程中容易存在易燃、易爆、漏夜等严重的安全隐患。为了解决安全问题，全固态电池的开发成为未来发展趋势。与传统液态锂离子电池相比，固态电池具有明显的优势：(1)固态电池不含有液态或者仅含有少量的液态电解液组分，可以避免漏夜和减少安全性隐患；(2)固态电解质离子电导率高，但是电子电导率低，不仅能够起到离子传导电解质的作用，而且可以充当隔膜，防止正负极之间的直接接触，可省去隔膜，降低了电池的生产成本；(3)固态电池中的固态电解质经常具有良好的机械性能和抗刺破能力，避免锂枝晶的破坏，减少电池安全隐患；(4)固态电池可以采用金属锂为负极，可以很大程度上提高电池的容量；(5)固态电池的机械加工性能好，可以根据需求制备成各种形状和各种尺寸的锂电池，便捷性高。基于上述各种优点，以固态电解质为基础制备全固态电池成为目前研究的热点。

自从Bellcore公司在1994年成功制备出以导电高分子材料为固体电解质的聚合物锂离子电池，聚合物锂离子电池迅速发展，虽然聚合物材料制备简单、可塑性强、安全性能好、锂离子迁移数高，但是其离子电导率低、热稳定性能较差，严重影响了其在锂离子电池中的应用。后来发展的无机离子导体的热稳定性好，离子电导率高，将无机离子导体引入到聚合物电解质中可以提高电解质的机械性能和离子电导率，但是传统的方法制备的固态电解质与正极电极之间存在严重的界面不相容性，界面电阻较大，阻碍了固态电池技术的发展。基于以上原因，本发明的目的是提供一种低界面电阻的全固态电池及其制备方法。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种全固态电池及其制备方法，通过选择固态电解质的特定组成成分以及正极材料的微观结构和特定组成成分，提高正极材料与固态电解质之间的相容性，降低界面电阻。

为了解决上述技术问题，本发明采用的主要技术方案包括：

一种全固态电池，所述全固态电池包含正极和固态电解质，所述正极表面的正极活性材料与所述固态电解质接触，所述正极活性材料与所述固态电解质中含有同种物质。使固态电解质的组成中与正极活性材料的组成中含有同种物质，从而提高电池正极与固态电解质之间的同质相容性，降低界面电阻。所谓同质相容性，是指当两种物体相接触时，若接触的两种物体为相同物质或含有相同物质成分时，二者间能够达成更好互溶和介质传递。