[发明专利]负极片与固态电解质复合组件及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种负极片与固态电解质复合组件及其制备方法和应用。所述负极片与固态电解质复合组件包括层叠的负极片、电解质层，其中电解质层包括依次层叠于所述负极片表面的第一固态氧化物或硫化物电解质层和第二固态聚合物电解质层。区别于传统以聚合物为主体的电解质，本申请无需引入额外的导电填料，避免团聚产生，从而使电解质内部的离子传输速度增加，使电池内阻降低，进而能够提高电池的循环性能。本发明的负极片与固态电解质复合组件可组装成锂电池，使固态锂电池电芯的循环性能得到提升。另外，本发明采用磁控溅射的方法制备负极片与固态电解质复合组件，靶材寿命长，可实现长时间自动化生产。

技术领域

本发明属于固态电池技术领域，具体地涉及一种负极片与固态电解质复合组件及其制备方法和应用。

背景技术

随着锂离子电池在储能领域的广泛应用，人们对锂离子电池的能量密度和循环性能等提出了更高的要求。采用液态有机电解质的传统锂离子电池存在燃烧、爆炸和内部短路的风险。通过使用固态电解质是减少锂离子电池安全问题的有效方法，与采用液态有机电解质的传统锂离子电池相比较，全固态锂电池更安全并且具有更长的循环寿命，对封装的要求也更低。

目前，全固态锂电池可用的固体电解质主要有无机固体电解质、聚合物固体电解质和复合固体电解质。无机电解质导电颗粒分布均匀，充电时锂离子在负极片上均匀沉积，放电时锂在负极片上均匀溶解，不会产生枝晶；但其固态电解质颗粒与颗粒之间的联结力薄弱，在负极片厚度反复变化的过程中容易崩塌。与无机固体电解质不同，固态聚合物电解质支撑强，很难崩塌，且具有高度的灵活性，可以安装在任何形状的电池中，此外还具有良好的安全性和稳定性。但大多数聚合物电解质的离子电导率明显低于无机固体电解质和液体电解质，对应负极片的锂金属部位充电时不能沉积，放电时不能溶解，循环次数多了就会产生枝晶。复合电解质能够结合无机固态电解质和聚合物的优点。然而，目前的复合电解质最多的是以聚合物为主体，使用锂离子导体型颗粒作为填料，但锂离子导体型颗粒的增加会导致团聚，并破坏电解质内部的离子传输，使电池内阻增加，进而影响电池的循环性能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种固态电解质-负极复合组件及其制备方法和应用，该固态电解质-负极复合组件离子传输性能好，内阻小，电池的循环性能好。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种负极片与固态电解质复合组件，所述复合组件包括层叠的负极片和电解质层，所述电解质层包括依次层叠于所述负极片表面的第一电解质层和第二电解质层；

所述第一电解质层的材料为固态氧化物或固态硫化物电解质层；所述第二电解质层的材料为固态聚合物电解质层。

在其中一个实施例中，所述固态氧化物电解质包括Li_1.3Si_0.225V_1.36(PO₄)₃、Li_0.34La_0.51TiO_2.94、Li₇La₃Zr₂O₁₂、Li_3.6Ge_0.6V_0.4O₄和Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃的一种或多种，所述固态硫化物电解质包括Li₂S-P₂S₅、Li₁₀GeP₂S₁₂、Li₂S-SiS₂和Li₂S-SiS₃的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述固态聚合物电解质包括聚氧化乙烯、聚偏二氟乙烯、双氟磺酰亚胺锂和氧化镁的一种或多种。