[发明专利]一种基于多层组合电解质的固态锂金属电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于多层组合电解质的固态锂金属电池，其特征在于，其结构包括正极、多层组合电解质和锂金属负极，其中多层组合电解质是将多种不同功能的电解质层叠加获得的，固态锂金属电池的工作电压为3-5V，固态锂金属电池为纽扣或软包电池。

2.根据权利要求1所述的一种基于多层组合电解质的固态锂金属电池，其特征在于，所述多层组合电解质包括不同抗氧化性的多层组合电解质、不同导电性的多层组合电解质和不同机械特性的多层组合电解质中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种基于多层组合电解质的固态锂金属电池，其特征在于，所述不同抗氧化性的多层组合电解质由聚合物基体、无机活性填料和锂盐按照质量比为(100-60)：(0-80)：(50-0)的比例组成，厚度为30-100μm，其中聚合物集体为抗氧化聚合物基体或耐还原聚合物基体。

4.根据权利要求2所述的一种基于多层组合电解质的固态锂金属电池，其特征在于，所述无机活性填料包括氧化物固体电解质和硫化物固体电解质中的一种；锂盐为含锂无机盐中的一种；抗氧化聚合物基体包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚N-甲基丙酰胺及其衍生物中的一种；耐还原聚合物基体为分子量Mv＝1000000、Mv＝800 000、Mv＝600 000的聚氧化乙烯及其衍生物中的一种。

5.根据权利要求2所述的一种基于多层组合电解质的固态锂金属电池，其特征在于，所述不同导电性的多层组合电解质由离子导电层和电子离子混合导电层构成，其厚度为45-2000μm；电子离子混合导电层靠近正极和锂金属负极两侧，包括部分被还原的陶瓷电解质和基于部分被还原的陶瓷电解质粉体的复合电解质膜中的一种；复合电解质膜由聚合物基体、部分被还原的陶瓷电解质粉体填料和锂盐按照质量比为(100-20)：(0-80)：(50-0)的比例组成，其厚度为15-50μm，；陶瓷电解质为易被还原的陶瓷电解质如锂镧钛氧、锂铝锗磷、锂铝钛磷中的一种；部分被还原的陶瓷电解质层厚度为100-500μm；离子导电层置于电子离子混合导电层之间，包括复合电解质膜和陶瓷电解质层中的一种；其中复合电解质膜由聚合物基体、无机活性填料和锂盐按照质量比为(100-20)：(0-80)：(50-0)的比例组成，厚度为15-50μm；陶瓷电解质层为氧化物固体陶瓷电解质和硫化物固体陶瓷电解质中的一种，厚度为100-1000μm。

6.根据权利要求2所述的一种基于多层组合电解质的固态锂金属电池，其特征在于，所述不同机械特性的多层组合电解质厚度为120-1100μm，由刚性陶瓷电解质层和柔性复合电解质层构成；刚性陶瓷电解质层置于柔性复合电解质层之间，刚性陶瓷电解质层包括氧化物固体陶瓷电解质和硫化物固体陶瓷电解质中的一种，其厚度为100-1000μm；柔性复合电解质层靠近正极和锂金属负极两侧，由聚合物基体、无机活性填料和锂盐按照质量比为(100-60)：(0-80)：(50-0)的比例组成，其厚度为10-50μm。

7.根据权利要求6或7所述的一种基于多层组合电解质的固态锂金属电池，其特征在于，聚合物基体包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸丙烯酯、聚氧化乙烯及其衍生物中的一种；无机活性填料包括氧化物固体电解质和硫化物固体电解质中的一种；锂盐为含锂无机盐中的一种。

8.根据权利要求2所述的一种基于多层组合电解质的固态锂金属电池，其特征在于，所述正极由锂电池正极材料、粘结剂和电子导电剂按照质量比为(70-90)：(15-5)：(15-5)的比例组成，其中锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、三元材料、磷酸锰铁锂、磷酸铁锂中的一种；粘结剂为聚偏氟乙烯；电子导电剂包括导电碳黑(Super P)，乙炔黑和科琴黑中的一种。