[发明专利]固态玻璃电解质及其复合电极材料、膜片、电极片和全固态超级电容器

说明书

本发明涉及固态玻璃电解质及复合电极材料、固态玻璃电解质膜片、电极片和全固态超级电容器。固态玻璃电解质的化学式为Li_3+x‑2yM_yA_1+z‑wB_{1+x‑2z‑2w}或Li_3+x‑2yM_yA_1+z‑wB_{1+x‑2z‑2w‑nb}D_b，本发明提出的固态电解质材料具有较高的电导率，同时，超级电容器制作方法将固态玻璃电解质前驱体法直接在正或负极活性物质与紧密融合，达到与液态电解液一样的导电网络。同时，在正、负极活性物质与固态玻璃电解质两相界面形成紧密的双电层结构，大大提高锂离子扩散及嵌入、脱出能力，克服了固态电解质电导率普遍比液态电解液低的缺点，具有低的内阻，从而实现锂离子全固态超级电容器的高功率特性。本发明的技术可行性高，生产步骤简单，可用于大规模生产。

[技术领域]

本发明涉及固态玻璃电解质及其复合电极材料、膜片、电极片和全固态超级电容器。

[背景技术]

全固态超级电容器由于具有良好的可弯曲、无电解液泄漏和可实现超薄形状等优点，在通讯科技、信息技术、家用电器、电动汽车、航空航天等工业及消费领域，特别是智能可穿戴领域具有广阔的应用前景。目前固态电解质材料有很多，但固态电解质材料的离子电导率一般低于1×10^-3Scm^-1，普遍存在电导率比较低的问题，这也导致超级电容器的内阻较大，影响超级电容器的功率特性，严重制约了超级电容器在高功率的应用，这将大削弱了超级电容器的应用优势。

在另一方面，通常的全固态超级电容器制作并未考虑到如何将正、负极活性物质与固态电解质很好的结合问题，往往是简单地将正极极片、负极极片、固态电解质膜片(或增加一层隔膜)堆叠，然后还需要加入少量的液态电解液，这样的超级电容器内部活性物质与固态电解质接触不如液态理想，接触电阻大，导致超级电容器单体的功率密度大幅度下降，影响其应用。

[发明内容]

本发明的主要目的在于提供一种固态玻璃电解质，以及采用该固态玻璃电解质制作的复合正、负极材料、正、负极片、固态电解质膜片和全固态超级电容器。

为了实现上述目的，首先发明了一种固态玻璃电解质，其化学式为Li_3+x-2yM_yA_1+z-wB_1+x-2z-2w，

其中：

M化学价为+2，为Mg、Ca、Sr、Ba、Ge、La、Ti、Zr、Zn、Ni元素中一种，A化学价为-2，为O、S或Se中的一种，

B化学价为-1，为F、Cl、Br或I中的一种，

0<x≤1，0≤y≤0.1，0≤z<1，0≤w<1，且w≤x。

上述固态玻璃电解质优选为Li_2.99Ba_0.005OCl。

本发明还包括另一种固态玻璃电解质，其化学式为Li_3+x-2yM_yA_1+z-wB_1+x-2z-2w-nbD_b，

其中：

M化学价为+2，为Mg、Ca、Sr、Ba、Ge、La、Ti、Zr、Zn、Ni元素中一种，A化学价为-2，为O、S或Se中的一种，

B化学价为-1，为F、Cl、Br或I中的一种，