[发明专利]一种固态锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固态锂离子电池及其制备方法。所述固态锂离子电池包括正极极片、负极极片和位于所述正极极片和负极极片之间的固态电解质层，所述正极极片中包括正极活性物质和第一固态电解质的混合物，所述固态电解质层中包括有机高分子和第二固态电解质的混合物。本发明的固态锂离子电池中，通过在正极极片中加入一定量的固态电解质，在固态电解质层中加入适量的有机高分子(也即高分子聚合物)当粘结剂，使得电解质层(相当于电解质隔膜)与正极极片之间结合紧密且形成顺畅的离子和电子传导路径，进而提升电池的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种固态锂离子电池及其制备方法，尤其涉及一种氧化物固态锂离子电池及其制备方法。

背景技术

新能源锂离子电池根据是否包含电解液分为固态锂离子电池和电解液型锂离子电池，其中电解液型锂离子电池使用普通的隔膜配合电解液，在电池的充放电过程中存在安全问题。对比与第一代电解液型锂离子电池的局限性和安全性，固态电解质则改善了电解液型锂离子电池的安全性和局限性，并且成为了新市场的主流，目前新能源锂离子电池行业正在向着全固态锂电池方向发展。

由于传统的固态电解质(例如氧化物系电解质)制成的膜或者片都存在致密性的问题，导致制程的电池阻抗偏大，从而影响了离子和电子的传导。很多研究学者针对此问题进行了研究并提出了一些解决方案，如CN110581313A公开了一种锂电池致密化硫化物固态电解质及制备方法，包括如下制备过程：(1)将Li₂S、P₂S₅、SiS₂、铝盐混合，得到混合物；(2)在混合物中加入硅酸铝纤维，充分研磨后过筛，得到混合物料粉末；(3)利用喷射器将混合物料粉末喷入反应通道，在恒温状态下以旋转气流条件进行反应，制得锂电池致密化硫化物固态电解质。本发明采用旋转气流恒温法制备固态电解质中，以SiS₂代替GeS₂，以Al³⁺部分取代P⁵⁺，制得的固态电解质离子不仅电导率较高，致密、均匀、结构稳定性好。但是，硫化物系电解质无法在空气中进行制备，限制了环境，且成本也偏高。CN108899581A公开了一种高致密度石榴石型无机固态电解质材料的制备方法，包括如下步骤：(1)称取锂源、镧源、锆源以及钽源，加入乙醇，进行球磨，得到粉末混合原料；(2)将粉末混合原料放入高温马弗炉煅烧，煅烧后研磨、过筛，得到颗粒均匀的前驱体粉末；(3)将前驱体粉末进行压片成型，得到前驱体片，将前驱体片用前驱体粉末埋覆并在高温马弗炉中进行烧结，随炉温冷却至室温，得到无机固态石榴石型电解质片；(4)对无机固态石榴石型电解质片利用浸渍液进行浸渍处理，浸渍液为锂源、镧源、锆源以及钽源混合物的去离子水溶液；(5)将浸渍处理后的样品烘干，放入高温马弗炉进行煅烧后，得到高致密度石榴石型无机固态电解质材料。但是，该专利使用的是固态电解质片，硬度强，容易破碎，无法做到很薄。泛用性不强。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种固态锂离子电池及其制备方法。

第一方面，本发明提供一种固态锂离子电池，包括正极极片、负极极片和位于所述正极极片和负极极片之间的固态电解质层，所述正极极片中包括正极活性物质和第一固态电解质的混合物，所述固态电解质层中包括有机高分子和第二固态电解质的混合物。

本发明的固态锂离子电池中，通过在正极极片中加入一定量的固态电解质，在固态电解质层中加入适量的有机高分子(也即高分子聚合物)当粘结剂，使得电解质层(相当于电解质隔膜)与正极极片之间结合紧密且形成顺畅的离子和电子传导路径，进而提升电池的电化学性能。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

本发明中第一固态电解质和第二固态电解质的种类相同或不同，优选均为氧化物固态电解质。