[发明专利]一种复合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电解质片，包括：电解质片；设置在所述电解质表面的碳修饰层。本发明中碳修饰层均匀的分布在固体电解质片表面，能够与固体电解质片表面紧密贴合，有效改善固态电池内的界面接触，减小界面阻抗，从而提高电池的循环性能和使用寿命。本发明还提供了一种复合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。以风能、太阳能为代表的新型绿色能源成为理想的替代能源。然而，这些绿色清洁能源供能不稳定，不能直接并入电网。为实现对其的利用，研究受地域限制小、技术成熟的电化学储能技术至关重要。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。

目前，商用电池使用的有机电解液极易燃烧，导致电池存在起火乃至爆炸等严重安全隐患，故改善其安全性问题成为重点研究方向。与采用电解液的常规电池相比，采用性质稳定的固体电解质的全固态电池具有优异的安全性。同时，由于固体电解质的使用，电池结构得以简化，能量密度得以进一步提高。因此，全固态电池代表了未来二次电池的重要发展方向。

然而，由于固体电解质与电极材料之间的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，因此全固态电池相比常规电池尚存在界面电阻过大的问题。此外，在电池充放电循环过程中，电极材料会发生体积变化，导致电极/固体电解质界面接触情况发生变化，使得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。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电解质片及其制备方法和固体电池，本发明提供的复合电解质片用于固态电池能够明显改善固体电池的循环性能。

本发明提供了一种复合电解质片，包括：

电解质片；

设置在所述电解质片表面的碳修饰层。

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，所述碳修饰层的主要成分为碳。在本发明中，所述碳修饰层的厚度可以为10～500nm，也可以为50～400nm，也可以为100～300nm，也可以为150～250nm，还可以为200nm。

在本发明中，所述碳修饰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电解质片的制备方法，包括：

将可溶性碳源和溶剂混合，得到溶液；

将所述溶液涂布在电解质片表面后进行烧结，得到复合电解质片。

在本发明中，所述可溶性碳源可以选自蔗糖、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯和乙基纤维素中的一种或几种。

在本发明中，所述溶剂可以选自水、乙醇、异丙醇、松油醇、N-甲基吡咯烷酮和乙酸乙酯中的一种或几种。

在本发明中，所述可溶性碳源和溶剂的用量比例使获得的溶液中可溶性碳源的浓度可以为0.05～0.3mol/L，也可以为0.1～0.25mol/L，还可以为0.15～0.2mol/L。

在本发明中，所述混合的方法可以为：

将所述可溶性碳源溶于溶剂中混合搅拌均匀。