[發明專利]一種多層固態電解質及其制備方法、固態鋰電池

在審

• 申請號: 201911184335.2
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN112864454A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 李云明;周時國;曹瑞中;和沖沖;裴衛兵;彭能嶺
• 申請（專利權）人: 鄭州宇通集團有限公司;鄭州宇通客車股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/0565;H01M10/052
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡云飛;李寧

本發明涉及一種多層固態電解質及其制備方法、固態鋰電池，屬于鋰電池技術領域。本發明的多層固態電解質的制備方法，包括以下步驟：1)根據多層固態電解質中各層固態電解質的組成，分別制備與各固態電解質層組成一致的固態電解質膜層；2)將步驟1)中制得的各固態電解質膜層分別進行加壓處理得到致密化的固態電解質膜層；3)然后將各致密化的固態電解質膜層進行加壓復合，即得。本發明的多層固態電解質的制備方法，將各層的固態電解質膜進行加壓致密后再進行復合，提高了各層固態電解質的致密程度，并且避免由于各層固態電解質加壓致密化過程中需要的壓力不同導致的易延展層固態電解質延展變形，方便適配不同電解質體系。

技術領域

本發明涉及一種多層固態電解質及其制備方法、固態鋰電池，屬于固態鋰電池技術領域。

背景技術

隨著化石燃料的耗竭與環境污染問題的加劇，新能源的發展越來越受到人類社會的重視，電池作為儲能系統核心部件在新能源領域占據著核心位置。鋰離子電池由于具有高能量密度、高功率密度、良好的環境適應性、環境友好等優點占據了便攜電子與新能源汽車用電池市場，但常規的鋰離子電池采用的是液態電解質，由于安全性相較差的原因又限制了其進一步發展。固態鋰電池將液態電解質替換為固態電解質將大幅提升鋰電池的安全性，并且固態電解質的引入使高容量金屬鋰負極的引入成為可能，將進一步促進鋰電池能量密度的提升，固態電池將給鋰電池的進一步推廣應用帶來安全保障。

用于固態鋰電池的固態電解質可以分為無機固態電解質和聚合物固態電解質兩大類。其中，無機固態電解質強度高，不易變形，與電極材料物理接觸不緊密，界面阻抗較大；而聚合物固態電解質界面阻抗相較于無機固態電解質較低，但強度低，無法阻止鋰枝晶的生長。雖然可以通過在聚合物固態電解質中增加鋰離子導體類填料來提高強度，但受填料用量的限制，仍無法完全阻止鋰枝晶的生長。

現有技術為了克服單層固態電解質在使用過程中存在的缺陷，將不同的固態電解質制成多層固態電解質使用。多層固態電解質在制備時常采用多層涂布的方法，這種方法各固態電解質漿料依次進行涂布，分別形成電解質層，但由于制備不同固態電解質漿料時常采用不同溶劑，導致各層在涂布時兼容性差。其他現有技術，如申請公布號為CN109256582A的中國發明專利申請中公開了一種復合固態電解質的制備方法，該方法將聚合物電解質漿料涂覆在無機電解質層的兩個表面并固化，得到復合固態電解質。該方法在制備無機電解質層和聚合物固態電解質層時，均需要揮發溶劑，因此固態電解質結構較為疏松，鋰離子傳導阻力較大。又如申請公布號為CN109904514A的中國發明專利申請中公開了一種雙層復合固體電解質的制備方法，該方法將由氧化物固體電解質、高分子聚合物、鋰鹽和溶劑制成的混合液加入磨具，真空揮發溶劑，加熱真空干燥制成第一固體電解質層；將由硫化物固體電解質、高分子聚合物、鋰鹽和溶劑制成的混合液加入磨具，真空揮發溶劑，加熱真空干燥制成第二固體電解質層；將第一復合固體電解質和第二復合固體電解質加熱加壓復合，得到雙層復合固體電解質。該制備方法通過加壓的方式在實現各層固態電解質的復合的同時，對多層固態電解質的致密程度有一定程度的提升，但由于各層中的固態電解質不同，力學性能有差異，壓合過程各層難以各自形成致密的固態電解質結構。

發明內容

本發明的目的是提供一種多層固態電解質的制備方法，能夠使各層固態電解質均形成致密結構。

本發明還提供了一種各層結構致密的多層固態電解質。

本發明還提供了一種低阻抗的固態鋰電池。

為了實現以上目的，本發明的多層固態電解質的制備方法所采用的技術方案是：

一種多層固態電解質的制備方法，包括以下步驟：

1)根據多層固態電解質中各層固態電解質的組成，分別制備與各固態電解質層組成一致的固態電解質膜層；

2)將步驟1)中制得的各固態電解質膜層分別進行加壓處理得到致密化的固態電解質膜層；

3)然后將各致密化的固態電解質膜層進行加壓復合，即得。