[發明專利]固態電解質及其鋰電池電芯、鋰電池

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• 申請號: 201711371024.8
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN109935896A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 張曉琨;朱焱麟
• 申請（專利權）人: 成都英諾科技咨詢有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/058;H01M10/052;B82Y30/00
• 代理公司: 成都帝鵬知識產權代理事務所(普通合伙) 51265
• 代理人: 黎照西

本發明涉及鋰電池領域，特別涉及固態電解質及其鋰電池電芯、鋰電池，其為反鈣鈦礦型固態電解質，包括超堿基團簇包括Li₃Se⁺、Li₃S⁺或Li₃O⁺中的任一種或幾種，以及超鹵素團簇包括BH₄^?、AlH₄^?、BF₄^?、FeH₄^?、CoH₄^?或NiH₄^?中的任一種或幾種，所述固態電解質呈現為納米線形態；進而使所述固態電解質具有大于5V的電化學窗口，優良的界面粘附性、浸潤性和鋰離子電導率，也使固態電解質分子骨架具有優良的容忍性；進一步地，基于上述固態電解質結構的特點，其還可具有高剪切模量和高楊氏模量和抑制鋰枝晶生長的優點。

【技術領域】

本發明涉及鋰電池領域，特別涉及一種固態電解質及其鋰電池電芯、鋰電池。

【背景技術】

相對于傳統液態電解質來說，全固態電解質具有機械強度大、安全性好等優點。然而現有的固態電解質體系除了硫化物以外，鋰離子電導率均較低，一般室溫下離子電導率均小于10^-3S/cm，因此，硫化物固體電解質材料一直以來都是人們研究的熱點。然而硫化物固態電解質對水、空氣非常敏感，且現有技術中固態電解質材料與正、負極材料接觸后均存在較大的界面電阻，導致循環壽命較短。

【發明內容】

為克服現有固態電解質性能不佳的問題，本發明提供了一種固態電解質及其鋰電池電芯、鋰電池。

本發明為解決上述技術問題提供一技術方案如下：所述固態電解質包括超強堿基團簇與超強鹵素團簇組成的反鈣鈦礦型固態電解質，所述超堿基團簇包括Li₃Se⁺、Li₃S⁺或Li₃O⁺，所述超鹵素團簇包括BH₄^-、AlH₄^-、BF₄^-、FeH₄^-、CoH₄^-或NiH₄^-中的任一種或幾種，上述固態電解質呈現為納米線形態。

優選地，所述固態電解質中電解質納米線包括有序排布或無序排布，其直徑為20nm-200nm。

優選地，所述電解質納米線長度為1μm-100μm。

優選地，所述固態電解質中鋰離子電導率為(0.05-11)×10^-2S/cm。

本發明為解決上述技術問題提供又一技術方案如下：一種鋰電池電芯，包括如上所述固態電解質。

優選地，所述鋰電池電芯進一步包括位于固態電解質相對兩面的正極層和負極層，所述電解質納米線延伸方向大致垂直于正極和負極。

優選地，所述鋰電池電芯進一步包括位于固態電解質相對兩面的正極層和負極層，所述電解質納米線延伸方向垂直于正極和負極。

優選地，所述正極層包括柱狀晶體正極材料，所述負極層包括金屬鋰或鋰硅碳負極材料。

優選地，所述鋰電池電芯還包括兩個集流體，所述集流體包括兩個相對的主表面，其中一個主表面上形成所述正極層或所述負極層，以作為該鋰電池電芯的正極結構或負極結構；另一主表面上形成負極層或正極層，以作為另一鋰電池電芯的負極結構或正極結構。