[发明专利]一种全固态电解质及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供一种全固态电解质及其制备方法和锂离子电池，该全固态电解质包括：第一功能层、中间功能层以及第二功能层，第一功能层设置于中间功能层的下表面，第二功能层设置于中间功能层的上表面；其中，中间功能层包括复合电解质层以及填充于复合电解质层内部且覆盖复合电解质层整个上下表面的改性层，复合电解质层包括无机电解质、聚合物、锂盐；第一功能层和第二功能层包括聚合物和锂盐。该全固态电解质不仅界面稳定性以及界面相容性良好，而且机械强度高，能够很好的应对体积应变，减少了电池制备中短路的风险，同时增强了电解质抑制锂枝晶的能力，因此能够有效提高锂离子电池的循环性能以及充放电容量。

技术领域

本发明涉及一种电解质，尤其涉及一种全固态电解质及其制备方法和锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

为了获得高安全性和高能量密度的锂离子电池，全固态电池进入大众的视野。全固态电池就是用固体电解质取代传统锂离子电池中的电解液，将锂离子的传递由在液体中转变为在固体中，从而避免了安全隐患。并且，使用固体电解质可降低锂枝晶导致的短路风险，使得金属锂作为锂离子电池负极材料成为可能，从而大大提高锂离子电池的能量密度。

固体电解质主要分为无机固体电解质和聚合物固体电解质。传统的无机固体电解质虽然在离子电导率方面有一定优势，但其制备过程繁琐且内部存在较大的晶界电阻，固有的刚性特质也导致其与电极间的相容性较差；聚合物固体电解质可塑性强，简单易加工，与电极界面接触润湿性较好，可通过降低膜厚极大的提升电池的能量密度，但机械强度较差使得其容易破裂并造成电池短路，再者聚合物电解质自身的离子电导率较低，室温下仅有10^-6S/cm。

目前，市面上还出现了一种有机无机固态复合电解质，具体是将无机电解质进行机械混合分散在聚合物电解质体系中。但是，这样的复合方式使得无机颗粒很容易团聚，造成聚合物相分布不均匀，从而导致使用有机无机固态复合电解质的全固态电池整体的相容性变差，复合电解质与电极间形成较大的界面阻抗，在负极面会导致金属锂的不均匀沉积，导致锂枝晶生长造成安全隐患，正极侧也不利于高电压正极的使用。此外，在电池循环的过程中也会存在一定程度上的体积应变。这些因素都会导致全固态电池的充放电容量降低及循环性能变差。

发明内容

本发明提供一种全固态电解质，该全固态电解质不仅界面稳定性以及界面相容性良好，而且机械强度高，能够很好的应对锂枝晶的生长和电解质的体积应变，因此能够有效提高锂离子电池的循环性能以及充放电容量。

本发明还提供一种上述全固态电解质的制备方法，该方法可实施度高，能够安全高效的得到有利于提高锂离子电池的循环性能以及充放电容量的全固态电解质。

本发明还提供一种锂离子电池，包括上述全固态电解质。

本发明提供一种全固态电解质，包括：第一功能层、中间功能层以及第二功能层，所述第一功能层设置于所述中间功能层的下表面，所述第二功能层设置于所述中间功能层的上表面；

其中，所述中间功能层包括复合电解质层以及填充于所述复合电解质层内部且覆盖所述复合电解质层整个上下表面的改性层，所述复合电解质层包括无机电解质、聚合物、锂盐；

所述第一功能层和第二功能层包括聚合物和锂盐。

如上所述的全固态电解质，其中，所述第一功能层包括第一多孔支撑层以及第一电解质层；

所述第一电解质层填充于所述第一多孔支撑层内部且覆盖所述第一多孔支撑层的整个上下表面；

所述第一电解质层包括聚合物和锂盐；和/或，

所述第二功能层包括第二多孔支撑层以及第二电解质层；

所述第二电解质层填充于所述第二多孔支撑层内部且覆盖所述第二多孔支撑层的整个上下表面；

所述第二电解质层包括聚合物和锂盐。