[發(fā)明專利]基于多功能層狀復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)鋰電池及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810600595.2
• 申請(qǐng)日: 2018-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN108963328A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟繁慧;劉婧;鄭濤;王欣全;周江;伍紹中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津力神電池股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/056
• 分類號(hào): H01M10/056;H01M10/058;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司 12107
• 代理人: 徐金生

本發(fā)明公開的基于多功能層狀復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)鋰電池，包括電池正極、多功能層狀復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)層和電池負(fù)極；所述多功能層狀復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)層位于電池正極和電池負(fù)極之間。此外，本發(fā)明還公開了一種固態(tài)鋰電池的制備方法。本發(fā)明公開的基于多功能層狀復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)鋰電池及制備方法，能夠保證固態(tài)電解質(zhì)與電極活性材料以及固態(tài)電解質(zhì)與電池電極間的軟接觸，降低固態(tài)電解質(zhì)與電極活性材料以及固態(tài)電解質(zhì)與電池電極間的界面阻抗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于多功能層狀復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)鋰電池及制備方法。

背景技術(shù)

目前，鋰離子電池具有比能量高、循環(huán)使用次數(shù)多、存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，不僅在便攜式電子設(shè)備上如移動(dòng)電話、數(shù)碼攝像機(jī)和手提電腦得到廣泛應(yīng)用，而且也廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車以及電動(dòng)工具等大中型電動(dòng)設(shè)備方面，因此，鑒于鋰離子電池應(yīng)用的不斷拓展，使得市場(chǎng)對(duì)鋰離子電池能量密度的需求在不斷提高，同時(shí)，使得對(duì)鋰離子電池的安全性能要求越來越高。

當(dāng)前，固態(tài)鋰電池固有的本質(zhì)安全屬性，使其受到廣泛關(guān)注。一方面，傳統(tǒng)的鋰離子電池存在漏液、易起火燃燒甚至爆炸的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此，沸點(diǎn)高且不易燃燒的固態(tài)電解質(zhì)，成為解決鋰離子電池安全問題的重要技術(shù)選擇。另一方面，利用固態(tài)電解質(zhì)的化學(xué)惰性及高強(qiáng)度力學(xué)特征，可以抑制電池內(nèi)部副反應(yīng)發(fā)生及抑制鋰枝晶形成，進(jìn)而優(yōu)化提升鋰電池的安全性，為鋰金屬在鋰離子電池中的應(yīng)用提供了解決方案。

固態(tài)電解質(zhì)是全固態(tài)鋰電池的關(guān)鍵技術(shù)。固態(tài)電解質(zhì)主要包括氧化物、硫化物、聚合物以及復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)。其中，聚合物電解質(zhì)彈性好、易成膜、機(jī)械加工性能好，易于工業(yè)化制備，但是，其較低的室溫離子電導(dǎo)率，始終制約著聚合物電解質(zhì)的大規(guī)模應(yīng)用。

因此，目前迫切需要開發(fā)出一種技術(shù)，其可以有效提升固態(tài)電解質(zhì)具有的離子電導(dǎo)率，從而保證固態(tài)電解質(zhì)與電極活性材料以及固態(tài)電解質(zhì)與電池電極間的軟接觸，降低固態(tài)電解質(zhì)與電池電極間的界面阻抗。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供基于多功能層狀復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)鋰電池及制備方法，其通過有效提升固態(tài)電解質(zhì)具有的離子電導(dǎo)率，從而保證固態(tài)電解質(zhì)與電極活性材料以及固態(tài)電解質(zhì)與電池電極間的軟接觸，降低固態(tài)電解質(zhì)與電極活性材料以及固態(tài)電解質(zhì)與電池電極間的界面阻抗，有利于廣泛地生產(chǎn)應(yīng)用，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。

為此，本發(fā)明提供了基于多功能層狀復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)鋰電池，包括電池正極、多功能層狀復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)層和電池負(fù)極；

所述多功能層狀復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)層位于電池正極和電池負(fù)極之間。

其中，所述多功能層狀復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)層包括主體電解質(zhì)層，所述主體電解質(zhì)層的上下兩側(cè)分別具有緩沖電解質(zhì)層。

其中，所述緩沖電解質(zhì)層包含：重量百分比為10％～90％的聚合物固態(tài)電解質(zhì)、1％～60％的氧化硅基骨架結(jié)構(gòu)化合物和1％～60％的離子液體。

其中，所述電池正極為新型復(fù)合正極，包括正極集流體，所述正極集流體表面涂覆有一層復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)；

所述電池負(fù)極為新型復(fù)合負(fù)極，包括負(fù)極集流體，所述負(fù)極集流體表面涂覆有一層復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)；

所述復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)包含重量百分比為10％～90％的聚合物固態(tài)電解質(zhì)、1％～60％的氧化硅基骨架結(jié)構(gòu)化合物和1％～60％的離子液體。

其中，所述聚合物固態(tài)電解質(zhì)包含重量百分比為5％～50％的鋰鹽和50％～95％的聚合物；

所述聚合物包括聚氧化乙烯PEO、聚丙烯腈PAN、聚偏氟乙烯PVDF、聚氧化乙烯PEO改性結(jié)構(gòu)和聚丙烯腈PAN改性結(jié)構(gòu)中的至少一種；