[发明专利]固态电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种固态电池，包括壳体以及设于所述壳体内的正极片、隔膜和负极片，所述正极片和所述负极片上负载有固态电解质颗粒，所述壳体内填充有有机聚合物；其中，所述固态电解质颗粒包括氧化物固态电解质颗粒和硫化物固态电解质颗粒中的一种或多种；至少部分的所述有机聚合物填充在所述固态电解质颗粒的间隙中；所述正极片和所述负极片上的所述固态电解质颗粒总质量与所述有机聚合物的单体的质量比为1：(0.1～0.6)。本发明的固态电池具有高离子电导率、低界面电阻、减少锂枝晶的生长等优点。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种固态电池及其制备方法。

背景技术

固态电池是一种使用固体电极和固体电解质代替液态电解液的电池。固态电解质能够提供锂离子，在电池的正负极之间建立离子通道，从而传导更大的电流、提升电池容量。相比传统锂离子电池，固态电池具有能量密度高、体积小、安全性高等优点。

目前，常用于制备固态电池的固态电解质包括聚合物固态电解质、氧化物固态电解质、硫化物固态电解质。硫化物固态电解质和氧化物固态电解质的电导率较高，分别为10^-2S/cm和10^-3S/cm；然而，氧化物或硫化物固态电解质颗粒之间存在间隙，一方面可能引起锂枝晶生长带来安全隐患，另一方面锂离子也无法通过间隙致使电解质界面电阻高；聚合物固态电解质的界面电阻虽低，但制得的固态电池存在低离子电导率的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种高离子电导率、低界面电阻的固态电池及其制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种固态电池，包括壳体以及设于所述壳体内的正极片、隔膜和负极片，所述正极片和所述负极片上负载有固态电解质颗粒，所述壳体内填充有有机聚合物；

其中，所述固态电解质颗粒包括氧化物固态电解质颗粒和硫化物固态电解质颗粒中的一种或多种；至少部分的所述有机聚合物填充在所述固态电解质颗粒的间隙中；所述正极片和所述负极片上的所述固态电解质颗粒总质量与所述有机聚合物的单体的质量比为1：(0.1～0.6)。

在其中一个实施例中，所述正极片和所述负极片上的所述固态电解质颗粒总质量与所述有机聚合物的单体的质量比为1：(0.2～0.5)。

在其中一个实施例中，所述正极片和所述负极片上的所述固态电解质颗粒总质量与所述有机聚合物的单体的质量比为1：(0.3～0.4)。

在其中一个实施例中，所述有机聚合物由填充于所述壳体内的单体经加热原位聚合得到。

在其中一个实施例中，所述有机聚合物包括聚环氧乙烷、聚二氧戊环中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述有机聚合物的单体包括环氧乙烷、1,3-二氧戊环中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述有机聚合物的分子量为12000g/mol～35000g/mol。

在其中一个实施例中，所述氧化物固态电解质选自Li₃Si_0.225V₃₆(PO₄)₃、Li_0.34La_0.51TiO_2.94、Li₇La₃Zr₂O₁₂、Li_3.6Ge_0.6V_0.4O₄和Li₃Al_0.3Ti₇(PO₄)₃中的一种或多种；和/或