[发明专利]一种固态锂金属电池及其制备方法

权利要求书

1.一种固态锂金属电池，其特征在于，所述固态锂金属电池为层状结构，依次包括：锂负极层、氧化锂界面层、氧空位界面层、固态电解质层、配位聚合物界面层和正极层。

2.根据权利要求1所述的固态锂金属电池，其特征在于，所述固态电解质为纯相锂镧锆氧材料和/或掺杂锂镧锆氧材料；所述掺杂锂镧锆氧材料中掺杂元素选自钽、铌、铝、钨、镓中的至少一种，掺杂含量不超过3 mol%。

3.根据权利要求1所述的固态锂金属电池，其特征在于，所述氧化锂界面层由纳米氧化锂颗粒堆积而成，纳米氧化锂的颗粒直径为10～200 nm，总厚度为50～500 nm；优选地，所述氧化锂界面层由锂负极层和固态电解质层原位反应形成。

4.根据权利要求1所述的固态锂金属电池，其特征在于，所述氧空位界面层为失去部分氧原子后的固态电解质层，厚度为50～800 nm；优选地，所述氧空位界面层为锂负极层与固态电解质层原位反应形成。

5.根据权利要求1所述的固态锂金属电池，其特征在于，所述配位聚合物层为固体溶剂、配位剂和锂盐的混合层；所述固体溶剂为丁二腈固体溶剂；所述配位剂为聚丙烯腈配位剂；所述锂盐选自LiTFSI、LiFSI、LiClO₄、LiBOB、LiPF₆中的至少一种；

优选地，固体溶剂、配位剂、锂盐的质量比为1:（0.1～0.5）:（0.05～0.5）；

优选地，所述配位聚合物层的厚度为1～50 μm。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的固态锂金属电池，其特征在于，所述正极层包含磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂（523）、镍钴锰酸锂（622）、镍钴锰酸锂（811）、富锂锰基正极中的一种。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的固态锂金属电池的制备方法，其特征在于，包括：

（1）将锂金属加热熔化，涂覆于固态电解质一侧，经热处理后完成锂金属负极在固态电解质一侧的组装；

（2）将固体溶剂加热熔化，先加入锂盐并搅拌至完全溶解，再加入配位剂并搅拌均匀，最后涂布于正极层表面，经冷却后形成覆有配位聚合物层的正极层；

（3）将步骤（2）制备的覆有配位聚合物层的正极层通过叠片的工艺组装在步骤（1）组装的锂负极层与固态电解质组件的另一侧，经二次热处理后完成组装。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述加热熔化的温度为190～300℃；所述热处理温度为250～600℃，热处理时间为0.5～10小时。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述加热熔化的温度为50～100℃，所述涂布的温度为80～100℃。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述二次热处理的温度为50～80℃，热处理时间为1～10分钟。