[发明专利]一种固态电解质及其制备方法、全固态电池

说明书

本申请提供一种固态电解质及其制备方法、全固态电池，属于二次电池技术领域。固态电解质包括重叠的用于与正极活性层接触的第一电解质层和用于与负极活性层接触的第二电解质层。其中，第一电解质层的材料为卤化物无机电解质材料；第二电解质层的材料为反钙钛矿材料。卤化物无机电解质与正极活性层接触，界面阻抗较小，化学与电化学稳定性较好，能够获得较好的正极‑电解质界面；反钙钛矿固态电解质与负极活性层接触，界面阻抗也较小，反钙钛矿固态电解质对负极活性层的化学与电化学稳定性较好，可以抑制枝晶的生长，从而获得较好的负极‑电解质界面。

技术领域

本申请涉及二次电池技术领域，具体而言，涉及一种固态电解质及其制备方法、全固态电池。

背景技术

二次锂离子电池由于具有高能量密度、长循环寿命并且对环境友好等优点，在最近几十年得到了迅猛发展，已经被广泛的应用于电网储能、电动汽车、便携式电子设备等领域；然而，随着人类生活水平的日益提高，人们对开发更高能量密度、更长使用寿命、更高安全性的电池的需求更加迫切。

为了满足人类生产与生活需求，人们相继推出了多种下一代电池技术，包括：锂空气电池、锂硫电池、水系电池、钠/镁/锌/铝离子电池、液流电池和全固态电池等。其中，全固态锂电池相较于传统液态电池，使用固态电解质取代有机液态电解液，具有好的机械性能、安全性能等优点，同时令金属锂负极的使用成为可能，极大提高了电池的能量密度。

现有技术中，全固态电池面临的最为关键的问题之一是界面问题：电解质正极材料与电解质材料间的界面阻抗较大；负极金属锂与电解质间的界面阻抗较大。

发明内容

本申请的目的在于提供一种固态电解质及其制备方法、全固态电池，能够减小电池的界面阻抗。

第一方面，本申请提供一种固态电解质，包括重叠的用于与正极活性层接触的第一电解质层和用于与负极活性层接触的第二电解质层。其中，第一电解质层的材料为卤化物无机电解质材料；第二电解质层的材料为反钙钛矿材料。

发明人发现，卤化物无机电解质材料是一种电导率较高，且与正极材料之间的稳定性较好的材料，所以，第一电解质层与正极活性层接触之后，界面阻抗较小，化学与电化学稳定性较好，能够获得较好的正极-电解质界面；反钙钛矿固态电解质与负极活性层接触(将卤化物无机电解质层与负极活性层隔离，避免卤化物无机电解质层与负极活性层接触并发生反应)，界面阻抗也较小，反钙钛矿固态电解质对负极活性层的化学与电化学稳定性较好，可以抑制枝晶的生长，并可以获得较好的负极-电解质界面。

在一种可能的实施方式中，反钙钛矿材料为卤化物反钙钛矿材料。反钙钛矿材料和卤化物无机电解质材料中都含有卤素元素，在固态电解质中即使存在卤素元素的扩散，也可以减小对电解质结构的影响，结构的稳定性更好。

在一种可能的实施方式中，反钙钛矿材料中的卤素元素与卤化物无机电解质材料中的卤素元素一致。可以进一步提高固态电解质的结构稳定性。

在一种可能的实施方式中，固态电解质为锂离子固态电解质，卤化物无机电解质材料为Li_xLnX_3+x，其中，Ln为Sc、Y、In、Ga或La，X为Cl、Br或I，1≤x≤5；卤化物反钙钛矿材料为Li_3-yOH_yX，其中，X为Cl、Br或I，0≤y≤1。

Li_xLnX_3+x的电导率更高，且与正极材料之间的稳定性更好。Li_3-yOH_yX与负极金属锂片之间的稳定性更好，能够有效避免锂枝晶的产生。