[发明专利]一种复合固态电解质隔膜及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种复合固态电解质隔膜的制备方法，包括如下步骤：1）采用原子层沉积法在固态电解质粉末的表面包覆金属氧化物层；2）将表面包覆有金属氧化物层的固态电解质粉末在200～1400℃下热压成型，冷却至室温，即制得复合固态电解质隔膜。本发明还提供采用上述的制备方法制备的复合固态电解质隔膜。本发明还提供一种锂离子电池，包括正极、负极以及位于正极和负极之间的复合固态电解质隔膜。本发明通过在固态电解质的表面包覆金属氧化物，能防止其与空气或水反应，还可以进行掺杂和用做高温烧结助剂，有利于降低烧结温度，缩短烧结时间，提升致密度，金属离子掺杂有利于提高离子电导率。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种复合固态电解质隔膜及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

固态电解质隔膜是电池的重要组成部分之一，起到分隔正负极电解液，导通电池内部离子电流的作用，隔膜性能的优劣决定着电池容量、循环性、充放电电流密度等关键特性。因此，性能优异的隔膜对于提高电池综合性能具有重要的作用。固态电解质可大致分为高分子聚合物固态电解质及无机固态电解质，高分子聚合物固态电解质在室温下离子导电率低，且隔膜机械性强度差、高温溶解；而无机固体电解质种类繁多，具有较高的离子导电率高和低的电子导电率，但无论是氧化物还是硫化物电解质，都对水份和空气敏感，表面容易形成LiCO₃和Li₂O等低电导率材料。在烧结成膜过程中，需要烧结温度较高，时间较长，容易导致锂源挥发，固态电解质晶型变化，形成的固态电解质膜的电导率低。因此有必要研究一种空气中稳定性好、易于烧结成膜且室温下离子导电率高的无机固体电解质隔膜。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种稳定性好且室温下离子导电率更高的复合固态电解质隔膜及其制备方法和锂离子电池。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种复合固态电解质隔膜的制备方法，包括如下步骤：

1）采用原子层沉积法在固态电解质粉末的表面包覆金属氧化物层；

2）将表面包覆有金属氧化物层的固态电解质粉末在200～1400℃下热压成型，冷却至室温，即制得复合固态电解质隔膜。

进一步地，步骤1）中的固态电解质为Perovskite(钙钛矿)型无机固态电解质、Garnet（石榴石）型无机固态电解质、NASCION（快速钠离子导体）型无机固态电解质、LISCION（快速锂离子导体）型无机固态电解质、Argyrodite（硫银锗矿类）型无机固态电解质、Li-Nitride类无机固态电解质、Li-Hydride类无机固态电解质、Li-halide类无机固态电解质、硫化物玻璃类无机固态电解质中的至少一种。

当步骤1）中的固态电解质为Perovskite(钙钛矿)型无机固态电解质、Garnet（石榴石）型无机固态电解质、NASCION（快速钠离子导体）型无机固态电解质、LISCION（快速锂离子导体）型无机固态电解质、Argyrodite（硫银锗矿类）型无机固态电解质、Li-Nitride类无机固态电解质、Li-Hydride类无机固态电解质、Li-halide类无机固态电解质时，热压成型在空气气氛、500-1400℃下进行；当步骤1）中的固态电解质为硫化物玻璃类无机固态电解质时，热压成型在氩气气氛、200-500℃下进行。