[發明專利]一種全固態電解質及其制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請號: 202010134843.6
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111180788B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 張趙帥;趙偉;李素麗;李俊義;徐延銘
• 申請（專利權）人: 珠海冠宇電池股份有限公司
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/0525
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 黃健;臧建明

本發明提供一種全固態電解質及其制備方法和鋰離子電池，該全固態電解質包括：第一功能層、中間功能層以及第二功能層，第一功能層設置于中間功能層的下表面，第二功能層設置于中間功能層的上表面；其中，中間功能層包括復合電解質層以及填充于復合電解質層內部且覆蓋復合電解質層整個上下表面的改性層，復合電解質層包括無機電解質、聚合物、鋰鹽；第一功能層和第二功能層包括聚合物和鋰鹽。該全固態電解質不僅界面穩定性以及界面相容性良好，而且機械強度高，能夠很好的應對體積應變，減少了電池制備中短路的風險，同時增強了電解質抑制鋰枝晶的能力，因此能夠有效提高鋰離子電池的循環性能以及充放電容量。

技術領域

本發明涉及一種電解質，尤其涉及一種全固態電解質及其制備方法和鋰離子電池，屬于鋰離子電池技術領域。

背景技術

為了獲得高安全性和高能量密度的鋰離子電池，全固態電池進入大眾的視野。全固態電池就是用固體電解質取代傳統鋰離子電池中的電解液，將鋰離子的傳遞由在液體中轉變為在固體中，從而避免了安全隱患。并且，使用固體電解質可降低鋰枝晶導致的短路風險，使得金屬鋰作為鋰離子電池負極材料成為可能，從而大大提高鋰離子電池的能量密度。

固體電解質主要分為無機固體電解質和聚合物固體電解質。傳統的無機固體電解質雖然在離子電導率方面有一定優勢，但其制備過程繁瑣且內部存在較大的晶界電阻，固有的剛性特質也導致其與電極間的相容性較差；聚合物固體電解質可塑性強，簡單易加工，與電極界面接觸潤濕性較好，可通過降低膜厚極大的提升電池的能量密度，但機械強度較差使得其容易破裂并造成電池短路，再者聚合物電解質自身的離子電導率較低，室溫下僅有10^-6S/cm。

目前，市面上還出現了一種有機無機固態復合電解質，具體是將無機電解質進行機械混合分散在聚合物電解質體系中。但是，這樣的復合方式使得無機顆粒很容易團聚，造成聚合物相分布不均勻，從而導致使用有機無機固態復合電解質的全固態電池整體的相容性變差，復合電解質與電極間形成較大的界面阻抗，在負極面會導致金屬鋰的不均勻沉積，導致鋰枝晶生長造成安全隱患，正極側也不利于高電壓正極的使用。此外，在電池循環的過程中也會存在一定程度上的體積應變。這些因素都會導致全固態電池的充放電容量降低及循環性能變差。

發明內容

本發明提供一種全固態電解質，該全固態電解質不僅界面穩定性以及界面相容性良好，而且機械強度高，能夠很好的應對鋰枝晶的生長和電解質的體積應變，因此能夠有效提高鋰離子電池的循環性能以及充放電容量。

本發明還提供一種上述全固態電解質的制備方法，該方法可實施度高，能夠安全高效的得到有利于提高鋰離子電池的循環性能以及充放電容量的全固態電解質。

本發明還提供一種鋰離子電池，包括上述全固態電解質。

本發明提供一種全固態電解質，包括：第一功能層、中間功能層以及第二功能層，所述第一功能層設置于所述中間功能層的下表面，所述第二功能層設置于所述中間功能層的上表面；

其中，所述中間功能層包括復合電解質層以及填充于所述復合電解質層內部且覆蓋所述復合電解質層整個上下表面的改性層，所述復合電解質層包括無機電解質、聚合物、鋰鹽；

所述第一功能層和第二功能層包括聚合物和鋰鹽。

如上所述的全固態電解質，其中，所述第一功能層包括第一多孔支撐層以及第一電解質層；

所述第一電解質層填充于所述第一多孔支撐層內部且覆蓋所述第一多孔支撐層的整個上下表面；

所述第一電解質層包括聚合物和鋰鹽；和/或，

所述第二功能層包括第二多孔支撐層以及第二電解質層；

所述第二電解質層填充于所述第二多孔支撐層內部且覆蓋所述第二多孔支撐層的整個上下表面；

所述第二電解質層包括聚合物和鋰鹽。