[发明专利]固态电解质及其制备方法和包含该固态电解质的固态电池

权利要求书

1.一种固态电解质，其特征在于，包括正极界面层、中间层和负极界面层，所述正极界面层、中间层以及负极界面层分别由不同质量份数的无机粉料、锂盐和聚合物组成；

所述正极界面层按质量份数计包括：10～50质量份的无机粉料、10～20锂氧比对应质量的锂盐以及50～100质量份的聚合物；所述中间层按质量份数计包括：20～80质量份的无机粉料、10～20锂氧比对应质量的锂盐以及20～80质量份的聚合物；

所述负极界面层按质量份数计包括：10～80质量份的无机粉料、10～20锂氧比对应质量的锂盐以及20～100质量份的聚合物；

当正极界面层中的无机粉料与聚合物的比值为(1:5)时，负极界面层中的无机粉料与聚合物的比值为(1:2)；当正极界面层中的无机粉料与聚合物的比值为(2:3)时，负极界面层中的无机粉料与聚合物的比值为(3:2)；当正极界面层中的无机粉料与聚合物的比值为(1:2)时，负极界面层中的无机粉料与聚合物的比值为(4:5)；

所述无机粉料为惰性填料纳米SiO₂、Al₂O₃、TiO₂颗粒、BaTiO₃、分子筛中的一种或几种，或者为活性填料LiAlO₂、LLZTO、LAGP、LLTO、LGPS中的一种或几种；

所述锂盐为高氯酸锂、六氟磷酸锂或双草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双丙二酸硼酸、丙二酸草酸硼酸锂中的一种或几种；

所述聚合物为聚甲醛、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯或聚环氧丙烷中的一种或几种。

2.如权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述聚合物分子量为10000～1000000。

3.如权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，还包括助剂，所述助剂为甲氧基聚乙二醇硼酸酯、甲氧基聚乙二醇铝酸酯、丁二腈、碳酸乙烯亚乙酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、四乙二醇二甲醚中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，还包括溶剂，所述溶剂为乙腈、四氢呋喃、去离子水、丙酮、甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基二酰胺、乙酸乙酯、环丁砜中的一种或几种。

5.一种固态电解质的制备方法，其特征在于，该方法基于权利要求1～4任意一项所述的固态电解质，包括以下步骤：

制备中间层：将20～80质量份的无机粉料、10～20锂氧比对应质量的锂盐、20～80质量份的聚合物以及适量助剂逐步加入溶剂中，在充满氩气的手套箱内搅拌1～10h，形成均匀的浆液；随后在控制水分、氧分的环境中刮涂成膜，于室温静置1～10h后，转移25～100℃温度下真空干燥24～48h，即得到中间层；

制备正极界面层：将0～50质量份的无机粉料、10～20锂氧比对应质量的锂盐、50～100质量份的聚合物以及适量助剂逐步加入溶剂中，在充满氩气的手套箱内搅拌1～10h，形成均匀的浆液；随后在控制水分、氧分的环境中刮涂成膜，于室温静置1～5h后，转移25～80℃温度下真空干燥24～48h，即得到正极界面层；

制备负极界面层：将0～80质量份的无机粉料、10～20锂氧比对应质量的锂盐、20～100质量份的聚合物以及适量助剂逐步加入溶剂中，在充满氩气的手套箱内搅拌1～10h，形成均匀的浆液；随后在控制水分、氧分的环境中刮涂成膜，于室温静置0～5h后，转移45～100℃温度下真空干燥24～48h，即得到负极界面层；

固态电解质制备：将上述得到的正极界面层、中间层以及负极界面层依次组装，并进行活化处理。

6.如权利要求5所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，所述固态电解质制备中的活化处理为高温陈化、热压处理、预充、不同温度-倍率充放电处理中的一种或几种。