[实用新型]一种具有较高电化学性能的固态锂电池

说明书

本实用新型公开了一种具有较高电化学性能的固态锂电池，包括正极壳、复合电解质和负极壳，复合电解质由复合正极层、固态电解质层和复合负极层组成，且固态电解质层位于复合正极层和复合负极层之间，复合正极层由正极和氧化物型无机陶瓷组成，固态电解质层由氧化物型无机陶瓷组成，复合负极层由负极与氧化型无机陶瓷组成，且复合正极层、固态电解质层和复合负极层相互无缝融合。本实用新型利用复合正极层、固定电解质层和复合负极层组成的复合电解质能够使全固态电池具有不易燃、难短路的高安全性，以及高能量密度、长循环寿命的优良电化学性能。

技术领域

本实用新型涉及固态锂电池领域，特别涉及一种具有较高电化学性能的固态锂电池。

背景技术

随着电动汽车市场日益增加，对具有高能量密度、良好安全性能的锂离子电池的需求越来越高。目前商业锂离子电池主要使用石墨负极以及液态电解质，石墨负极理论容量低(372mAh g-1)，液态电解质易燃。此外，在大电流密度充放电情况下，易形成锂枝晶刺穿隔膜，造成电池短路，存在严重的安全隐患。因此，具备高安全性能的全固态锂电池应运而生。

全固态锂电池的关键组件为固态电解质，固态电解质可以解决液态电解质易燃问题，此外固态电解质的高模量也可以阻碍锂枝晶生长，防止电池短路。更为重要的是，固态电解质的使用使得具有最高能量密度(3860mAh g-1)以及最低化学电位(3.04V)的锂金属直接作为负极成为可能。固态电解质主要分为有机聚合物和无机陶瓷两大类，其中氧化物型无机陶瓷具备高离子电导率(～10-4S cm-1)以及相对于锂金属化学稳定的优势。然而，氧化物型无机陶瓷与锂电池中正、负极接触不良，界面电阻过大，而严重影响其电化学性能。

针对上述问题，本实用新型从固态电解质与正、负极的组成和构造入手，设计一种具有较小界面电阻的正极-固态电解质-负极一体化的组成结构，以提高固态锂电池的电化学性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有较高电化学性能的固态锂电池，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具有较高电化学性能的固态锂电池，包括正极壳、复合电解质和负极壳，所述复合电解质由复合正极层、固态电解质层和复合负极层组成，且所述固态电解质层位于复合正极层和复合负极层之间，所述复合正极层由正极和氧化物型无机陶瓷组成，所述固态电解质层由氧化物型无机陶瓷组成，所述复合负极层由负极与氧化型无机陶瓷组成，且所述复合正极层、固态电解质层和复合负极层相互无缝融合。

优选的，所述复合正极层和复合负极层中的氧化物型无机陶瓷为疏松多孔、多管道、空心球。

优选的，所述固态电解质层中的氧化物型无机陶瓷为致密结构。

优选的，所述复合正极层、固态电解质层和复合负极层中的氧化物型无机陶瓷为钠超离子导体型、锂超离子导体型、钙钛矿型和石榴石型中的任意一种。

优选的，所述复合正极层中的正极为LiCoO2插锂化合物、LiNiO2插锂化合物、LiMn2O4插锂化合物和单质S中的任意一种。

优选的，所述复合负极层中的负极为石墨、碳纳米纤维、SnO2、过渡金属氧化物和锂金属中的任意一种。

本实用新型的技术效果和优点：

本实用新型利用复合正极层、固定电解质层和复合负极层组成的复合电解质能够使全固态电池具有不易燃、难短路的高安全性，以及高能量密度、长循环寿命的优良电化学性能。

附图说明

图1为本实用新型正面剖视结构示意图。

图中：1、正极壳；2、复合电解质；3、负极壳；4、复合正极层；5、固态电解质层；6、复合负极层。

具体实施方式