[发明专利]一种复合固体电解质片及其制备方法和固态电池

说明书

本发明提供了一种复合固体电解质片，包括：电解质片，设置在所述电解质片表面的聚多巴胺层。本发明提供的复合固体电解质片中的聚多巴胺层分布均匀、可发生形变，能够使固态电池中固体电解质表面和正极表面实现良好界面接触，可有效减小电极材料在循环过程中发生的体积变化对电极/电解质界面接触的影响，减小界面阻抗，从而提升电池的循环性能和使用寿命。本发明还提供了一种复合固体电解质片的制备方法和固态电池。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种复合固体电解质片及其制备方法和固态电池。

背景技术

为了缓解当前环境恶化的现状，改变现有不合理的能源结构，对新型绿色清洁能源的开发和储存成为了紧迫的任务。为实现绿色清洁能源的利用，对受地域限制小、技术成熟的电化学储能技术的研究至关重要。因此，开发高效、安全、容量大、服役寿命长，且能在使用时稳定释放能量的二次电池具有重要意义。

由于能量密度高、使用寿命长等一系列优势，锂离子电池被广泛应用于3C产品中，且在动力电池和智能电网储能方面具有良好应用前景。然而，目前锂离子电池使用的电解液极易发生燃烧及爆炸，影响了锂离子电池的大规模应用，因此改善其安全性问题成为重点研究方向。采用安全、稳定的固体电解质的全固态电池很好的解决了电池的安全问题，同时还有效提高了电池能量密度，因此是未来电池发展的重要方向。

然而，由于固体电解质与电极材料之间以固/固界面的方式接触，属于点对点接触，接触面积远小于电解液与电极材料之间的接触，阻碍了载流子在界面的传输，因此全固态电池尚存在界面电阻过大的问题。此外，在充放电循环过程中，电极材料会发生体积变化，导致固体电解质与电极材料之间的接触面积进一步减小。上述因素会导致全固态电池在充放电循环中容量逐渐降低、倍率性能较差，直接影响了电池的能量密度和功率密度。因此，如何解决固态电池的上述问题成为本领域研究的热点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合固态电解质及其制备方法和固态电池，本发明提供的复合电解质制备的固态电池具有较好的循环性能。

本发明提供了一种复合固体电解质片，包括：

电解质片；

设置在所述电解质层表面的聚多巴胺层。

在本发明中，所述电解质片的材质可以选自NASICON结构的固体电解质、Garnet结构的固体电解质和钙钛矿结构的固体电解质中的一种。

在本发明中，所述电解质片的厚度可以为0.1～1mm，也可以为0.2～0.8mm，还可以为0.3～0.6mm。

在本发明中，所述聚多巴胺层的成分主要为聚多巴胺。在本发明中，所述聚多巴胺层的厚度可以为2～500nm，也可以为10～400nm，也可以为50～300nm，也可以为100～250nm，还可以为150～200nm。

在本发明中，所述聚多巴胺层设置在电解质片的一侧表面。

本发明提供了一种上述技术方案所述的复合固体电解质片的制备方法，包括：

将盐酸多巴胺、助剂和溶剂混合，得到多巴胺聚合溶液；

将所述多巴胺聚合溶液和电解质片混合后干燥，得到复合固体电解质片。

在本发明中，所述助剂可以选自三羟基甲基氨基甲烷、十六烷基三甲基溴化铵或聚乙烯醇。

在本发明中，所述溶剂可以选自水、乙醇或异丙醇。

在本发明中，所述盐酸多巴胺、助剂和溶剂的质量比可以为(1～30)：(0.05～1)：100，还可以为(5～25)：(0.1～0.8)：100，也可以为(10～20)：(0.3～0.7)：100。

在本发明中，所述混合的方法可以为：