[发明专利]一种锂金属负极用固态电解质及其制备方法

说明书

本发明涉及固态电解质技术领域，特别涉及一种锂金属负极用固态电解质及其制备方法，其中的固态电解质包括一体设置的有机电解质层和无机电解质层，所述有机电解质层与正极层压合，所述无机电解质层与锂金属负极层压合，且无机电解质层与锂金属负极层之间形成有SEI膜。该固体电解质通过静电纺丝技术制备有机电解质层，再使用压制成型的方法形成无机电解质层，有效降低了其与正极层以及锂金属负极层的界面电阻，同时保证了锂离子良好的电导率，使得其制得的锂电池具有优异的循环性能。

技术领域

本发明涉及固态电解质技术领域，特别涉及一种锂金属负极用固态电解质及其制备方法。

背景技术

随着新能源技术的发展，具有高比能量的先进能源存储设备受到越来越多的关注。锂金属负极以其十倍于传统石墨负极的理论容量(3860mA h g^-1,石墨负极：372mA h g^-1)和最低的电位(-3.045Vs标准轻电极)，成为电池储能界的“圣杯”。

在金属锂二次电池中，锂离子的不均匀沉积导致锂枝晶的生长，随着循环次数的增加，锂枝晶急剧生长并穿透隔膜与正极接触，导致电池的短路和失效。另外，由于金属锂高的电化学活性，其能自发与电解液发生反应生成不规则的固态电解质界面(SEI)膜。在锂枝晶生长过程中，该SEI膜会不断的破坏和自我修复，造成金属锂和电解液的不断消耗，导致低的库伦效率以及电池的失效。

有研究表明，当锂金属负极与固态电解质搭配使用时，可进一步提高电动汽车的续航里程以及安全性，但也存在锂金属负极与固态电解质的相容性差、固态电解质的电导率低以及固固界面电阻大等问题。

在众多固体电解质体系中，聚合物电解质具有优良的柔性，能够缓解电池服役条件下尤其是锂负极侧界面处的体积膨胀，起到稳定界面的作用。但是聚合物电解质离子导电能力差、电压窗口窄，尤其是机械强度低。锂金属负极在充放电时，锂离子在聚合物电解质中传输的均匀性较差，容易使得锂金属负极的表面易产生锂枝晶，部分锂枝晶还会发生脱离而形成无法再被利用的“死锂”，导致库伦效果降低。此外，该锂枝晶还会不断长大而刺穿聚合物固态电解质，引发电池的安全或失效问题。

相对于聚合物固态电解质，由无机材料对应制成的无机固态电解质具有离子导电能力高、机械强度大、电压窗口宽的特点，但无机材料脆性大、加工性能差，由此使得无机固态电解质与锂金属负极为固固硬接触，存在较大的界面阻抗，影响锂电池的循环性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明第一个目的在于提供一种锂金属负极用固态电解质，能够有效降低其与正极以及锂金属负极的界面阻抗，在保证良好的离子导电率的前提下，增加了锂电池的安全性能和循环性能。

本发明的第二个目的在于提供一种锂金属负极用固态电解质的制备方法，其方法简单，制备方便，制得的固态电解质具有与电极层界面电阻小、安全性能高、循环性能优异的特点。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种锂金属负极用固态电解质，包括一体设置的有机电解质层和无机电解质层，所述有机电解质层与正极层压合，所述无机电解质层与锂金属负极层压合，且无机电解质层与锂金属负极层之间形成有SEI膜。