[实用新型]一种具有复合结构电解质的准固态锂离子电池

说明书

本实用新型公开一种具有复合结构电解质的准固态锂离子电池，一种具有复合结构电解质的准固态锂离子电池，包括正极片，锂负极和二者之间的电解质层，电解质层包括涂覆于锂负极表面的凝胶层和涂覆于正极片的多孔层，多孔层内吸附有电解液；凝胶层与多孔层相互接触；本实用新型通过两种电解质相互配合防止锂负极与电解液相接触，抑制锂枝晶，安全。

技术领域

本实用新型涉及化学电源技术领域，特别是涉及一种具有复合结构电解质的准固态电池。

背景技术

随着电动汽车普及，高能量密度锂电池的安全性问题日趋严峻。特别是近几年国际国内报道的电动汽车起火事件日益频发，更加突出了设计兼顾安全性和能量密度的电池的挑战。

为进一步提升锂离子电池的能量密度及安全性能，固态电池已成为必经之路。全固态电池导电性能还不能满足要求，达到量产还需要更多的探索。当前，实现产业化的锂离子电池包括全球动力电池基本上都是液态锂离子电池。

不管是哪种电解液，都是有机成分，再加上隔膜，液态锂离子电池中易燃物比重较大。在大电流下工作液态锂离子电池有可能出现锂枝晶，从而刺破隔膜导致短路破坏；电解液为有机液体，在高温下会加剧发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的倾向。当液态锂离子电池受到剧烈冲击或者电池温度过高的话，电解液极易燃烧，造成电池起火以及更为严重的安全事故。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有复合结构电解质的准固态锂离子电池，该实用新型通过两种电解质相互配合防止锂负极与电解液相接触，抑制锂枝晶，安全。

为解决此技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种具有复合结构电解质的准固态锂离子电池，包括正极片，锂负极和二者之间的电解质层，电解质层包括涂覆于锂负极表面的凝胶层和涂覆于正极片的多孔层，多孔层内吸附有电解液；凝胶层与多孔层相互接触。

优选电解质层为厚度为7至10微米。本实用新型中电解质层在完全阻挡正负极间接触的前提下，适当的缩小电解质层厚度，有助于提升体系能量密度。

优选所述凝胶层厚度为2至4微米；所述多孔层的厚度为3至8微米。本实用新型中凝胶层位于锂负极与多孔层之间，吸附于多孔层中的电解液由于凝胶层的存在接触不到锂负极，电解液与锂负极不接触起到保护锂负极，抑制锂枝晶的作用；凝胶层涂敷在锂负极表面，涂覆后，极片不再冷压，直接与涂覆有多孔层的正极极片叠片或卷绕；封装时，裸电芯将经过一个较小压力(500-1000Kg)的作用进行电池整型，此外力可缩小凝胶层与多孔层的层间距，使二者紧密结合。凝胶层层厚度在2-4um之间，保证完全覆盖锂负极且具有一定的形变能力，在一定的弯折情况下，依旧可保证对锂负极完整覆盖；凝胶层属于凝胶态电解质，其导电性比多孔层的准固态电解质稍差，故而，介质电解质层的厚度不能太大，凝胶层占比太大将降低电解质层的导电性能。

进一步改进，所述多孔层包括基层和均匀分散在基层中的介孔分子筛颗粒；介孔分子筛中吸附有电解液。本实用新型中通过原位合成的方式制得介孔分分子筛均匀分布在基层中，使得本实用新型也具备液态电池离子传递效果好的特点，且介孔分子筛其孔径均匀，利于电解液的吸附。

优选所述多孔层中介孔分子筛质量为多孔层总质量的5％至20％。本实用新型中通过控制介孔分子筛的用量控制多孔层中的孔数量的多少，在保证多孔层自身具有良好电导率的同时保证电解液的导电作用，本实用新型兼具固态电池和液态电池的特点。

优选所述凝胶层和多孔层中均含有Li _1.5A l_0.5Ge_1.5(PO₄)₃。凝胶层和多孔层中使用导电效果好的导电锂盐，且种类相同，凝胶层与多孔层相接触时，大大减小界面电阻对锂离子传导的阻力，二者间离子传导更快速，本实用新型循环性能和倍率性能均优异。

通过采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：