本发明专利技术公开一种固态电解质及全固态锂离子电池，所述固态电解质呈薄膜状，其中包括无机氧/硫化物陶瓷粉末、高分子聚合物和锂盐。本发明专利技术通过采用层层涂覆工艺原位组装成全固态电池。本发明专利技术电池内部无任何液体材料，利用固态电解质完全取代高分子隔膜材料，并采用原位组装方式可解决层与层之间的界面问题，从而降低了电池的内阻，采用固态电解质作为中间体提高了高能量密度下电池的安全特性，克服了锂枝晶现象的产生，从而大幅度提高电池在使用过程中的安全隐患。本发明专利技术还可以采用石墨烯膜、碳纳米管膜作为集流体材料，因而还能够实现折叠、弯曲等柔性操作。弯曲等柔性操作。弯曲等柔性操作。
【技术实现步骤摘要】
一种固态电解质及全固态锂离子电池
[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种固态电解质、含有该固态电解质的全固态锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
[0002]近年来，在新能源汽车和电动单车发展的带动下，我国动力电池市场规模高速增长，2020年中国动力电池装机量达到82GWh，同比增长10％。锂离子电池具有电压平台高、比能量密度大、电池寿命长、环境友好等几大优势，因而在移动电话、便携式计算机、智能穿戴、乘用车等领域取得了空前巨大的发展应用。但由于锂离子动力电池一味的追求高能量密度，导致在使用过程中材料稳定性下降，进而使各类便携式器件、电动车均被报道出现爆炸、起火等安全事故。对锂离子电池进行解剖研究发现，电解液高温分解引发热失控是引发电池安全事故的直接原因。为了解决以上问题，专家们提出采用固态电解质代替隔膜与电解液，能够有效解决热失控的产生。但目前固态电解质的应用距离商业化还存在一定距离，固态电解质的高阻抗性、低电子迁移率、界面问题限制了其商业化发展。
技术实现思路
[0003]为了改善上述技术问题，本专利技术提供一种固态电解质，所述固态电解质呈薄膜状，其包括无机粉末、高分子聚合物和锂盐。
[0004]根据本专利技术，所述无机粉末可以是无机氧/硫化物陶瓷粉末。
[0005]根据本专利技术，所述固态电解质中，所述无机粉末(例如为无机氧/硫化物陶瓷粉末)的质量百分含量为30～85％。
[0006]根据本专利技术，所述无机氧/硫化物陶瓷粉末为钙钛矿型LLTO陶瓷粉末、石榴石型LLZO陶瓷粉末、LLZTO陶瓷粉末、非晶LPON陶瓷粉末、硫化物陶瓷粉末中的至少一种。
[0007]根据本专利技术，所述固态电解质中，高分子聚合物的质量百分含量为10～60％。
[0008]根据本专利技术，所述高分子聚合物为聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷、聚碳酸丙烯酯、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸亚乙烯酯中的至少一种。
[0009]根据本专利技术，所述固态电解质中，锂盐的质量百分含量为1～20％。
[0010]根据本专利技术，所述锂盐可为高氯酸锂LiClO4、六氟磷酸锂LiPF6、二草酸硼酸锂LiBOB、六氟砷酸锂LiAsF6、四氟硼酸锂LiBF4、三氟甲基磺酸锂LiCF3SO3中的至少一种。
[0011]根据本专利技术，所述固态电解质的厚度为1～50μm。
[0012]本专利技术还提供一种电池，其含有上述固态电解质。
[0013]根据本专利技术，所述电池可以为全固态电池。示例性为全固态锂离子电池。
[0014]根据本专利技术，所述电池还包括负极、正极，所述固态电解质两侧分别与负极、正极接触。
[0015]根据本专利技术，所述电池采用层层涂覆方式组装而成。具体的，所述电池通过将负极活性浆料、固态电解质浆料、正极活性浆料依次采用层层涂覆方式组装而成。
[0016]根据本专利技术，所述电池呈“日字形”结构。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]本专利技术采用有机固态与无机固态复合形成一种复合型固态电解质，并利用层层涂覆工艺原位组装制备电池单体。本专利技术的方法可利用浆料与浆料之间的粘合性解决固态电池的界面与阻抗技术壁垒问题。且本专利技术工艺简单，具有商业化意义，并提高了锂离子电池使用的安全特性，为新能源的发展提供了一种更加安全的锂离子电池制备方案，有利于推动了锂离子电池的新科技、新技术、新产品的发展进程。
[0019](1)本专利技术采用层层涂覆工艺原位组装成全固态电池。本专利技术电池内部无任何液体材料，利用固态电解质完全取代高分子隔膜材料，采用原位组装方式可解决层与层之间的界面问题，从而降低了电池的内阻，采用固态电解质作为中间体提高了高能量密度下电池的安全特性，克服了锂枝晶现象的产生，从而大幅度提高电池在使用过程中的安全隐患。本专利技术还可以采用石墨烯膜、碳纳米管膜作为集流体材料，因而还能够实现折叠、弯曲等柔性操作。
[0020](2)本专利技术的全固态电池具有不可燃、耐高温、无腐蚀、不挥发的特性，防止了传统锂离子电池中的电解液泄露、电极短路等现象，降低了电池组关于温度的敏感性，根除安全隐患。同时，固态电解质的绝缘性使得其良好地将电池正极与负极阻隔，防止正负极接触出现短路的同时能充当隔膜的功能。
[0021](3)本专利技术的全固态锂离子电池的正、负极片采用的集流体为金属铝铜箔材或石墨烯膜、碳纳米管宏观膜，中间体采用固态电解质，并采用原位层层涂覆工艺实现电池组装，本专利技术的方法解决了锂离子电池的界面、阻抗问题，能够提高电池的安全性与锂离子传输能力，因而具有高安全性、高能量密度、内部可模组性，为动力电池的发展提供了新的解决方案。为人类、为社会创造价值、创造未来，开辟出智能一体化发展的商业化新道路。
附图说明
[0022]图1为本专利技术全固态电池的结构示意图；
[0023]图中：1、正极集流体；2、固体电解质3、正极活性材料；4、负极活性材料；5、负极集流体。
具体实施方式
[0024]如前所述，本专利技术提供了一种固态电解质，进一步地，本专利技术还提供上述固态电解质在电池中的应用。
[0025]根据本专利技术，所述电池可以为全固态电池。示例性为全固态锂离子电池。
[0026]如前所述，本专利技术提供了一种电池，其含有上述固态电解质。
[0027]根据本专利技术，所述电池还包括负极、正极，所述固态电解质两侧分别与负极、正极接触。
[0028]根据本专利技术，所述负极包括集流体及表面负载的负极活性材料。
[0029]根据本专利技术，所述正极包括集流体及表面负载的正极活性材料。
[0030]根据本专利技术，所述集流体选自金属箔材、石墨烯膜和碳纳米管膜中的至少一种。
[0031]根据本专利技术，所述负极活性材料选自钛酸锂、钠、锂粉、铝粉、金属氧化物、人造石
墨、天然石墨、硅、硅合金、硫、硫合金和硅碳中的至少一种。
[0032]根据本专利技术，所述正极活性材料选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍锰钴酸锂、镍锰钴铝酸锂、镍钴酸锂、富锂锰、磷酸铁纳、磷酸钒钠、氟化磷酸钒钠中的至少一种。
[0033]根据本专利技术，所述负极中还任选地含有粘接剂和/或导电剂。
[0034]根据本专利技术，所述正极中还任选地含有粘接剂和/或导电剂。
[0035]例如，所述粘接剂可以为聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)、和丁苯橡胶(SBR)中的一种、两种或更多种；优选为聚偏氟乙烯。
[0036]例如，所述导电剂可以为导电碳黑(Super
‑
P)和导电石墨(KS
‑
6)中的至少一种。
[0037]根据本专利技术，所述电池是采用层层涂覆方式组装而成。
[0038]具体的，所述电池是将负极活性浆料、固态电解质浆料、正极极活性浆料依次采用层层涂覆方式组装而成。
[0039]根据本专利技术，所述电池呈“日字形”结构。基于如此结构的电池，其内部无任何液体材料，解决层与层之间的界面问题，从而降低了电池的内阻；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种固态电解质，其特征在于，所述固态电解质呈薄膜状，其中包括无机粉末、高分子聚合物和锂盐。2.如权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述固态电解质中，所述无机粉末为无机氧/硫陶瓷粉末；和/或，所述无机粉末的质量百分含量为30～85％。3.如权利要求2所述的固态电解质，其特征在于，所述无机氧/硫化物陶瓷粉末为钙钛矿型LLTO陶瓷粉末、石榴石型LLZO陶瓷粉末、LLZTO陶瓷粉末、非晶LPON陶瓷粉末、硫化物陶瓷粉末中的至少一种。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的固态电解质，其特征在于，所述固态电解质中，高分子聚合物的质量百分含量为10～60％。5.如权利要求4所述的固态电解质，其特征在于，所述高分子聚合物为聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷、聚碳酸丙烯酯、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸亚乙烯酯中的至少一种。6.如权利要求1
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：王清辉，邹浒，单亚平，黎世海，田奎，王南生，邱敏，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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