[發明專利]固態電解質及其鋰電池電芯、鋰電池

在審

• 申請號: 201711371513.3
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN109935898A
• 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;H01M10/052;H01M10/058
• 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具有該固態電解質的鋰電池電芯、鋰電池，所述固態電解質包括Li_aM_bF_xH_12?x，其中，M包括B、Ga或Al中任一種或幾種的組合。相比于現有固態電解質，具有F原子的化合物可具有更大的分子體積，因此可為所述Li⁺提供更大的空間，從而提高鋰離子的遷移能力。進一步地，M?F鍵可形成穩定結構，因此，固態電解質可具有較高的電化學窗口及柔韌性，在鋰離子快速遷移時，可提高結構穩定性和循環性能?；谏鲜鼋Y構特點，可使所述固態電解質具有較高的剪切模量及楊氏模量。

【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。

一般固態電解質材料采用的無機粉末或薄膜材料，為多晶材料，且不具備柔性，現有固態電解質的機械性能較差。因此，亟待提供一種高性能的硫化物固態電解質的技術方案。

【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：一種固態電解質，其包括Li_aM_bF_xH_12-x，其中，M包括B、Ga或Al中一種或幾種的組合，數值a、b及x表示為正數。

優選地，所述固態電解質包括Li₂B₁₂F_xH_12-x，其中x表示為1-12。

優選地，所述固態電解質包括Li₂B₁₂F₁₂。

本發明為解決上述技術問題提供一技術方案如下：一種鋰電池電芯，具有如上所述固態電解質。

優選地，所述固態電解質的厚度為200nm-20μm。

優選地，所述鋰電池電芯包括正極層，所述固態電解質形成于所述正極層的一面，所述固態電解質遠離所述正極層的一面上設置負極層。

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復合負極。

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，以作為該鋰電池電芯的正極結構；另一主表面上形成負極層，以作為另一鋰電池電芯的負極結構。

本發明為解決上述技術問題提供一技術方案如下：一種鋰電池，其包括至少兩個連續疊層設置如上所述鋰電池電芯，直接疊加設置的至少兩個鋰電池電芯之間共用一正負共極集流體，該正負共極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，以作為其中一鋰電池電芯的正極結構，另一主表面上形成負極層，以作為另一鋰電池電芯的負極結構。

優選地，共用一正負共極集流體的兩個鋰電池電芯之間為串聯連接；所述鋰電池還包括封裝結構，定義與多個所述鋰電池電芯的疊加方向平行的鋰電池電芯的表面為側面，所述封裝結構圍設在所述鋰電池電芯的側面。

與現有技術相比，本發明所提供的固態電解質及其鋰電池電芯、鋰電池，具有如下的有益效果：