[發明專利]一種低界面電阻的固態鋰離子電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202110601456.3
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113328135A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 王秋君;張聘;王波;張迪;李昭進;李文
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/058;H01M4/38;H01M10/0525
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 張沙沙

1.一種低界面電阻的固態鋰離子電池，其特征在于：所述固態鋰離子電池包含依次布置的正極層、復合電解質層和改性鋰基負極層；所述復合電解質層包括凝膠電解質層和無機固態電解質層，所述凝膠電解質層位于所述正極層和所述無機固態電解質層之間；所述無機固態電解質層為石榴石型無機固態電解質層；所述改性鋰基負極層由質量比為50～100:1的熔融態的金屬鋰與硝酸鹽制備得到。

2.如權利要求1所述的低界面電阻的固態鋰離子電池，其特征在于：所述正極層的制備方法為將電極材料、導電劑和粘結劑混合均勻涂敷成片，經干燥、沖切得到所述正極層。

3.如權利要求2所述的低界面電阻的固態鋰離子電池，其特征在于：所述電極材料、導電劑和粘結劑的質量比為0.75～0.85：0.05～0.15：0.1；所述電極材料為磷酸鐵鋰；所述導電劑為炭黑；所述粘結劑為聚偏氟乙烯。

4.如權利要求1所述的低界面電阻的固態鋰離子電池，其特征在于：所述凝膠電解質層與所述無機固態電解質層的質量比為0.2～1.2:1。

5.如權利要求1所述的低界面電阻的固態鋰離子電池，其特征在于：所述凝膠電解質層由質量比為90～110：9～11：1的增塑劑、單體和熱引發劑制備得到。

6.如權利要求5所述的低界面電阻的固態鋰離子電池，其特征在于：所述增塑劑由質量比為2～4:1～3:5的鋰鹽、離子液體和聚合物基體制備得到；所述鋰鹽包括雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙二氟磺酰亞胺鋰或雙三氟甲基磺酰亞胺鋰中的至少一種；所述離子液體為三正丁基甲銨雙(三氟甲磺酰)亞胺鹽、1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽或1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽；所述聚合物基體包括聚氧化乙烯、聚氨酯、聚乙二醇或聚丙烯酰胺中的至少一種。

7.如權利要求5或6所述的低界面電阻的固態鋰離子電池，其特征在于：所述單體為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或1、6-己二醇二丙烯酸酯中的一種或兩種；所述熱引發劑為偶氮二異庚腈、偶氮二異丁腈或過氧化十二酰。

8.如權利要求1所述的低界面電阻的固態鋰離子電池，其特征在于：所述無機固態電解質層由無機固態電解質壓片制得，所述無機固態電解質為鋰鑭鋯氧固態電解質、鋰鑭鋯鉭氧固態電解質、鋰鋁鍺磷固態電解質或鋰鋁鈦磷固態電解質中的至少一種，平均粒徑為100nm～20μm。

9.如權利要求1或8所述的低界面電阻的固態鋰離子電池，其特征在于：所述金屬鋰與所述無機固態電解質層的質量比為0.3～0.9:1；所述硝酸鹽溶液為硝酸鋅或硝酸鎂的無水乙醇溶液，質量百分比濃度為30％～70％。

10.權利要求5～7任一項所述的低界面電阻的固態鋰離子電池的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：在所述無機固態電解質層的一側滴加所述硝酸鹽溶液，滴加完成后，干燥；

步驟二：將所述金屬鋰在惰性氣體下加熱到熔融態后澆鑄在步驟一所述無機固態電解質層的滴完所述硝酸鹽溶液并干燥的一側，得到所述改性鋰基負極層；

步驟三：將所述鋰鹽、離子液體和聚合物基體混合均勻，得到所述增塑劑，將所述增塑劑、單體和熱引發劑混合均勻，得到凝膠電解質前驅體；

步驟四：在所述正極層和所述無機固態電解質層之間涂覆所述凝膠電解質前驅體，涂覆完成后，組裝成電池，于80～90℃真空加熱22～24h，即得到所述固態鋰離子電池。