[发明专利]一种具有梯度结构的全固态锂电池及其制备方法

权利要求书

1.一种具有梯度结构的全固态锂电池，其特征在于，由具有梯度结构层的正极、固体电解质层、和金属负极或者具有梯度结构层的负极组成；所述的梯度结构层为组分浓度呈梯度连续变化的电极层、组分粒度呈梯度连续变化的电极层或组分分子量呈梯度连续变化的电极层。

2.如权利要求1所述的具有梯度结构的全固态锂电池，其特征在于，所述的组分浓度呈梯度连续变化的电极层为电极材料在电极层中的质量百分比浓度形成从集电极到电解质层方向逐步降低的电极层；所述的组分粒度呈梯度连续变化的电极层为电极活性材料的粒度在电极层中形成从集电极到电解质层方向逐步增大的电极层；所述的组分分子量呈梯度连续变化的电极层为高分子电解质的分子量在电极层中形成从集电极到电解质层方向逐步增大的电极层。

3.如权利要求2所述的具有梯度结构的全固态锂电池，其特征在于，所述的组分浓度呈梯度连续变化的电极层至少包含二个不同浓度组分的膜层；所述的组分粒度呈梯度连续变化的电极层至少包含二个不同粒度组分的膜层；所述的组分分子量呈梯度连续变化的电极层至少包含二个不同分子量组分的膜层。

4.如权利要求3所述的具有梯度结构的全固态锂电池，其特征在于，所述的组分浓度呈梯度连续变化的电极层至少包含三个不同浓度组分的膜层；所述的组分粒度呈梯度连续变化的电极层至少包含三个不同粒度组分的膜层；所述的组分分子量呈梯度连续变化的电极层至少包含三个不同分子量组分的膜层。

5.如权利要求4所述的具有梯度结构的全固态锂电池，其特征在于，所述的组分浓度呈梯度连续变化的电极层至少包含五个不同浓度组分的膜层；所述的组分粒度呈梯度连续变化的电极层至少包含五个不同粒度组分的膜层；所述的组分分子量呈梯度连续变化的电极层至少包含五个不同分子量组分的膜层。

6.如权利要求5所述的具有梯度结构的全固态锂电池，其特征在于，所述的膜层的厚度为1～100μm。

7.如权利要求1所述的具有梯度结构的全固态锂电池，其特征在于，所述的固体电解质层的厚度为1～30μm。

8.一种制备如权利要求1～7任一项所述的具有梯度结构的全固态锂电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）将不同质量比的电极材料和电解质配制成电极材料质量百分比含量不同的多组正极浆料；或者将不同粒度的电极活性材料分别与辅料配成电极材料，再和电解质配制成电极活性材料粒度不同的多组正极浆料；或者将不同分子量的高分子电解质和电极材料配制成高分子电解质分子量不同的多组正极材料；将配制好的多组正极浆料按电极材料质量百分比浓度的梯度，或者电极活性材料粒度的梯度，或者高分子电解质分子量的梯度依次涂覆在集电极表面，得到具有梯度结构的正极层；

b）配置电解质浆料，将所述电解质浆料涂覆在a）所得的具有梯度结构的正极层表面，得到电解质层；

c）直接在b）的所述电解质层表面粘连金属电极；或者按照a）配制正极浆料的方法配制多组负极浆料，将所述多组负极浆料按电极材料质量百分比浓度与a）相反的浓度梯度或者按电极活性材料粒度与a）相反的粒度梯度或者按高分子电解质分子量与a）相反的分子量梯度依次涂覆在b）的电解质层上，再粘连集电极，即得具有梯度结构的全固态锂电池。