[发明专利]一种多层复合固态电解质及其制备方法和全固态锂电池

说明书

本发明涉及锂电池领域，公开了一种多层复合固态电解质及其制备方法和全固态锂电池，该多层复合固态电解质包括无机固态电解质层和分别设于其两侧表面的靠近正极的聚合物固态电解质层A和靠近负极的聚合物固态电解质层B。其制备方法包括：制备无机固态电解质层；制备聚合物固态电解质A分散液；制备聚合物固态电解质B分散液；将聚合物固态电解质A和B分散液分别均匀涂覆于无机固态电解质层的两侧，烘干，得到成品。本发明多层复合固态电解质机械强度好，与固态电极之间的接触性好，可降低界面阻抗，且该固态电解质的室温离子导电率高。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种多层复合固态电解质及其制备方法和全固态锂电池。

背景技术

锂离子电池由于高比能量、自放电小、长循环寿命、绿色环保等优点，已广泛应用在储能、电动车等领域。然而，传统的锂离子电池采用有机液体电解液，易造成电池鼓胀、漏液、燃烧甚至爆炸等，存在安全隐患，尤其是目前锂离子电池能量密度不断提升，安全性能成为不可回避的问题。与传统锂离子电池使用的液体电解质相比，固态电解质具有可燃性低、热稳定性高、无泄漏、低爆炸危险等优点，其作为固态锂电池的核心部件，可从根本上消除电池因漏液引发的冒烟、起火爆炸等安全隐患，从而极大地提升固态锂电池的安全性。然而，固态锂电池结构包括正电极、固态电解质及负电极，不同于传统的液态锂离子电池的固/液接触，其固态电解质与固态电极之间属于固/固接触，不具备润湿性，因而固/固界面具有更高的接触阻抗，严重地影响了电池的性能。

中国发明专利CN 108695558公开了一种全固态电池芯及其包含该电芯的高性能全固态电池。该固态电池的正极材料、负极材料、电解质和集流体四者之间是一体聚合而成的，消除了四者之间的界面，避免了界面阻抗的产生，然而该发明制备全固态电池室温离子导电率较低，难以满足现阶段的需求。

中国发明专利CN 108281702公开了一种复合固态电解质及其制备方法。该发明通过将无机固态电解质、聚磷腈电解质、无机小分子、锂盐按照比例溶于有机溶剂中，倒入聚四氟乙烯模具中，烘干制备得到复合固态电解质膜。该复合固态电解质膜中仍然以无机固态电解质为主，室温离子导电率有所提升，但界面阻抗仍然需要进一步改善。

综上，现有技术制备的固态电解质与固态电极之间的界面接触性差，界面阻抗高，且室温离子导电率低。因此，亟需开发一种既可降低固态锂电池循环过程中的界面阻抗，又可提高固态锂电池室温锂离子电导率的新型固态电解质，以满足现阶段的需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多层复合固态电解质及其制备方法和全固态锂电池，本发明多层复合固态电解质机械强度好，与固态电极之间的接触性好，可降低界面阻抗，且该固态电解质的室温离子导电率高。

本发明的具体技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种多层复合固态电解质，包括无机固态电解质层和分别设置于无机固态电解质层两侧表面的靠近正极的聚合物固态电解质层A和靠近负极的聚合物固态电解质层B，所述无机固态电解质层包括无机固态电解质和聚合物添加剂；所述聚合物固态电解质层A包括聚合物固态电解质A、锂盐及无机添加剂；所述聚合物固态电解质层B包括聚合物固态电解质B、锂盐及无机添加剂。

本发明的创新点在于以下几点：

(1)无机固态电解质层中包含大量无机固态电解质及少量聚合物添加剂，聚合物添加剂通过热压可起到粘接的作用，可使无机固态电解质层更加致密，提高复合固态电解质室温离子导电率。

(2)朝向正电极的聚合物固态电解质层包含大量耐氧化聚合物电解质及少量的无机添加剂和锂盐，可适用于高电压锂电池，提高电池的能量密度，同时聚合物电解质与固态正电极接触面积更大，可有效地改善二者的接触性，降低界面阻抗，无机添加剂的加入可以提高聚合物电解质层的机械强度及离子导电率。