[发明专利]聚合物固态电解质、全固态锂电池及其制备方法

权利要求书

1.一种全固态锂电池，包括正极、聚合物固态电解质层和负极，且正极、聚合物固态电解质层和负极依次层叠，其特征在于：所述聚合物固态电解质层是由包括聚合物电解质前驱体溶液形成的聚合物固态电解质前驱体层与所述正极和负极结合后再经原位交联固化形成。

2.根据权利要求1所述的全固态锂电池，其特征在于：所述聚合物电解质前驱体溶液包括如下浓度的组分：

和/或

在所述聚合物固态电解质层中还设置有多孔隔膜，所述多孔隔膜与正极和/或负极平行或近似平行设置；和/或

所述聚合物固态电解质层的厚度为5-500微米。

3.根据权利要求2所述的全固态锂电池，其特征在于：所述聚合物单体包括1,3-二氧五环、丁氧环、四氢呋喃、四氢吡喃、环氧乙烷、二氧六环、三氧六环、二氧七环、二氧八环中的至少一种；和/或

所述交联剂包括环氧基交联剂、烯类交联剂中的至少一种；和/或

所述引发剂包括四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲磺酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、二氟草酸硼酸锂、三氟甲磺酸铝、三氟化锂、聚乙二醇二胺中的至少一种；和/或

所述第一锂盐包括双三氟甲基磺酸亚胺锂、双氟磺酸亚胺锂(LiFSI)、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲磺酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰亚胺锂中的至少一种；和/或

所述交联剂与所述聚合物单体的体积比在1∶1～1∶100；和/或

所述多孔隔膜包括多孔聚合物膜层，且在所述多孔聚合物膜层中添加并分散有第二锂盐；和/或

所述多孔隔膜的厚度为0.1-50微米。

4.根据权利要求3所述的全固态锂电池，其特征在于：所述第二锂盐包括硝酸锂、硫酸锂、磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂、三氟化锂、六氟砷酸锂中的至少一种；和/或

所述第二锂盐在所述多孔隔膜中的质量含量为0％-80％；和/或

所述多孔聚合物膜层中的聚合物包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氧化乙烯-苯乙烯共聚物、聚环氧乙烷、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸酯中的至少一种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的全固态锂电池，其特征在于：所述正极包括三维正极集流体和结合在所述三维正极集流体上的正极活性层；和/或

所述正极的厚度为50-400微米；和/或

所述负极的厚度为50-400微米；和/或

所述负极为三维负极极集流体与锂箔复合形成的三维锂金属负极。

6.一种全固态锂电池的制备方法，包括如下步骤：

配制聚合物电解质前驱体溶液；

将正极置于所述聚合物电解质前驱体溶液中进行浸润处理；

将包括所述聚合物电解质前驱体溶液在被所述浸润处理后的所述正极表面形成聚合物固态电解质前驱体层；

在所述聚合物固态电解质前驱体层的背离所述正极的表面上设置负极，后进行交联固化处理。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：将包括所述聚合物电解质前驱体溶液在被浸润处理后的所述正极表面形成聚合物固态电解质前驱体层的方法包括如下步骤：

先将经所述浸润处理后的所述正极表面置于电解质层模具的底部，再将所述聚合物电解质前驱体溶液倒入模具中，在所述正极表面形成所述聚合物固态电解质前驱体层；或

将多孔隔膜先置于被所述浸润处理后的所述正极表面上，再将所述聚合物电解质前驱体溶液对所述多孔隔膜进行浸润处理和成膜处理，形成所述聚合物固态电解质前驱体层。

8.一种聚合物固态电解质，包括聚合物电解质，其特征在于：所述聚合物电解质由包括如下浓度的组分经过交联固化形成：