[发明专利]固体电解质材料以及包括该固体电解质材料的电解质层、锂离子电池

说明书

技术领域

本申请属于锂离子电池领域，特别地，涉及一种固体电解质材料以及包括该固体电解质材料的固体电解质层、锂离子电池。

背景技术

全固体电解质材料包括无机固体电解质材料、聚合物固体电解质材料以及复合电解质材料。选用传统的无机陶瓷电解质材料的锂离子电池只能在很低的电流下进行充放电，如果提高充放电电流，其容量会明显衰退，原因在于在固体型锂离子电池中，电解质层/电极界面具有非常高的阻抗，而且高致密度的玻璃陶瓷材料易脆，根本无法满足车用电池中对机械强度的要求。

聚合物固体电解质材料目前存在的主要问题是离子电导率偏低，迄今为止，国内外所报道的含有固态聚合物的电解层在室温电导率都较低，尚不能达到实用锂离子电池中对电解质的电导率的要求，聚合物固体电解质材料在室温下离子电导率低，虽然通过线性和接枝可以提高电导率，但是线性聚合物和接枝聚合物的机械性能较差，不易制得独立支撑的聚合物薄膜，另外，网状聚合物电导率也非常的小。然而，上述问题仍然是当前尚未解决的技术难题。

目前，越来越多的研究者们开始研究复合型的固体电解质材料，例如，使得两种不同的固体电解质材料形成聚合物-无机复合电解质体系。在高分子材料中加入无机填料，在一定程度上，虽然能够增强高分子材料的机械性能，但是无机填料的作用只是降低了聚合物的结晶度，增大无定型区域面积，复合电解质体系的电导率并没有得到提升。

发明内容

为了解决上述问题，本申请人进行了锐意研究，结果发现：包含有聚合物和无机填料的固体电解质材料，制备成电解质层，提高了电解质层的电导率和机械性能，特别是提高了高温下的电导率，此外，将包含有上述固体电解质材料的电解质层应用到锂离子电池中后，能够提高锂离子电池的循环性能，特别的，使得多次循环后的锂离子电池的容量保持稳定，从而完成本申请。

本申请的目的在于提供一种固体电解质材料，包括聚合物和无机填料，其中，所述聚合物为选自聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺中的一种或多种，所述无机填料为选自下述式I所示的化合物中的一种或多种：

Li_7-yLa_3-xA_xZr_2-yB_yO₁₂式I，其中，

0≤x≤3，0≤y≤2，A为Y、Nd、Gd中的一种或多种，B为Nb、Ta中的一种或多种。

本申请的另一目的在于提供一种电解质层，包括锂盐和本申请所提供的固体电解质材料。

本申请的再一目的在于提供一种锂离子电池，包括包含有正极活性材料的正极活性物质层、包含有负极活性材料的负极活性物质层以及由本申请提供的电解质层，其中，所述电解质层位于所述正极活性物质层和所述负极活性物质层之间。

本申请提供的固体电解质材料制备成电解质层后，不仅提升了电解质层的电导率，而且提高了电解质层的机械性能，例如提高了电解质层的抗变形，此外，将上述电解质层应用到锂离子电池中，能够提高锂离子电池的循环性能，特别的，使得多次循环后的锂离子电池的容量保持稳定。另外，将本申请提供的电解质层应用到锂离子电池中，使得获得的锂离子电池中不存在液体电解质，由此，不存在液体电解质漏液的问题，提高了锂离子电池的安全性能。

附图说明

图1为实施例1提供的电解质层在不同温度下的电导率曲线图；

图2为实施例2提供的电解质层在不同温度下的电导率曲线图；

图3为对比例1提供的电解质层在不同温度下的电导率曲线图；

图4为对比例3提供的电解质层在不同温度下的电导率曲线图；

图5为实施例5提供的电解质层的扫描电镜图；

图6为实施例7提供的电解质层的扫描电镜图；

图7为对比例2提供的电解质层的扫描电镜图；

图8为对比例3提供的电解质层的扫描电镜图；

图9为锂离子电池1的循环性能图。

具体实施方式

下面通过对本申请进行详细说明，本申请的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

本申请的目的在于提供一种固体电解质材料，包括聚合物和无机填料，其中，所述聚合物为选自聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚酰亚胺中的一种或多种，所述无机填料为选自下述式I所示的化合物中的一种或多种：