[發明專利]一種鋰金屬負極用固態電解質及其制備方法

有效

• 申請號: 201911026313.3
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110767936B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 許曉雄;崔言明;張秩華;黃園橋;詹盼
• 申請（專利權）人: 浙江鋒鋰新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/052;H01M10/058
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及固態電解質技術領域，特別涉及一種鋰金屬負極用固態電解質及其制備方法，其中的固態電解質包括一體設置的有機電解質層和無機電解質層，所述有機電解質層與正極層壓合，所述無機電解質層與鋰金屬負極層壓合，且無機電解質層與鋰金屬負極層之間形成有SEI膜。該固體電解質通過靜電紡絲技術制備有機電解質層，再使用壓制成型的方法形成無機電解質層，有效降低了其與正極層以及鋰金屬負極層的界面電阻，同時保證了鋰離子良好的電導率，使得其制得的鋰電池具有優異的循環性能。

技術領域

本發明涉及固態電解質技術領域，特別涉及一種鋰金屬負極用固態電解質及其制備方法。

背景技術

隨著新能源技術的發展，具有高比能量的先進能源存儲設備受到越來越多的關注。鋰金屬負極以其十倍于傳統石墨負極的理論容量(3860mA h g^-1,石墨負極：372mA h g^-1)和最低的電位(-3.045Vs標準輕電極)，成為電池儲能界的“圣杯”。

在金屬鋰二次電池中，鋰離子的不均勻沉積導致鋰枝晶的生長，隨著循環次數的增加，鋰枝晶急劇生長并穿透隔膜與正極接觸，導致電池的短路和失效。另外，由于金屬鋰高的電化學活性，其能自發與電解液發生反應生成不規則的固態電解質界面(SEI)膜。在鋰枝晶生長過程中，該SEI膜會不斷的破壞和自我修復，造成金屬鋰和電解液的不斷消耗，導致低的庫倫效率以及電池的失效。

有研究表明，當鋰金屬負極與固態電解質搭配使用時，可進一步提高電動汽車的續航里程以及安全性，但也存在鋰金屬負極與固態電解質的相容性差、固態電解質的電導率低以及固固界面電阻大等問題。

在眾多固體電解質體系中，聚合物電解質具有優良的柔性，能夠緩解電池服役條件下尤其是鋰負極側界面處的體積膨脹，起到穩定界面的作用。但是聚合物電解質離子導電能力差、電壓窗口窄，尤其是機械強度低。鋰金屬負極在充放電時，鋰離子在聚合物電解質中傳輸的均勻性較差，容易使得鋰金屬負極的表面易產生鋰枝晶，部分鋰枝晶還會發生脫離而形成無法再被利用的“死鋰”，導致庫倫效果降低。此外，該鋰枝晶還會不斷長大而刺穿聚合物固態電解質，引發電池的安全或失效問題。

相對于聚合物固態電解質，由無機材料對應制成的無機固態電解質具有離子導電能力高、機械強度大、電壓窗口寬的特點，但無機材料脆性大、加工性能差，由此使得無機固態電解質與鋰金屬負極為固固硬接觸，存在較大的界面阻抗，影響鋰電池的循環性能。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明第一個目的在于提供一種鋰金屬負極用固態電解質，能夠有效降低其與正極以及鋰金屬負極的界面阻抗，在保證良好的離子導電率的前提下，增加了鋰電池的安全性能和循環性能。

本發明的第二個目的在于提供一種鋰金屬負極用固態電解質的制備方法，其方法簡單，制備方便，制得的固態電解質具有與電極層界面電阻小、安全性能高、循環性能優異的特點。

為實現上述第一個目的，本發明提供了如下技術方案：

一種鋰金屬負極用固態電解質，包括一體設置的有機電解質層和無機電解質層，所述有機電解質層與正極層壓合，所述無機電解質層與鋰金屬負極層壓合，且無機電解質層與鋰金屬負極層之間形成有SEI膜。