[发明专利]一种锂离子电池复合电解质及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提出了一种锂离子电池复合电解质及其制备方法和锂离子电池，所述锂离子电池复合电解质包括硫化物固态电解质以及可发生塑性变形的有机锂盐，所述有机锂盐包覆在硫化物固态电解质颗粒的表面和/或填充在硫化物固态电解质颗粒的间隙中。本发明提出的复合电解质，可发生塑性变形的有机锂盐因为容易发生塑性变形，在复合过程中会很好的包覆在硫化物固态电解质颗粒的表面和/或填充在硫化物固态电解质颗粒的间隙中，因此能够间接实现硫化物固态电解质颗粒与颗粒之间的“面接触”，还能有效地降低无机固态电解质颗粒之间以及电解质与正极以及负极之间的界面影响；另一方面，所述可发生塑性变形的有机锂盐对硫化物固态电解质的离子导电性能具有很好的促进作用。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池复合电解质及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

目前商用锂离子电池广泛采用的有机电解液，由于其易挥发及易燃的特性，导致锂离子电池一直存在漏液、燃烧、爆炸的风险；尤其在当前储能和电动车领域对锂电池安全性的要求越来越高的情况下，解决由于使用有机电解液带来的电池安全的问题迫在眉睫；现有技术中，消除锂电池安全风险的终极策略是采用固态电解质取代电解液制备全固态电池；固态电解质材料包括无机固态电解质材料、聚合物电解质材料及复合电解质材料；复合电解质材料是使用两种不同的固体电解质材料形成聚合物-无机复合电解质，其中相对低离子电导率的聚合物电解质可以作为无机固态电解质颗粒之间的缓冲层改善电解质颗粒之间的晶界电阻，这样可以在一定程度上改善全固态锂电池的循环性能和耐久性；而在众多固态电解质材料中，硫化物固态电解质具备较高的离子电导率，但其存在晶界电阻等问题，同时由于其容易与空气中的水反应，需要在惰性气体保护状态下使用，因此一定程度上限制了其应用。

现有制备全固态锂电池一般采用将无机固态电解质颗粒或者无机固态电解质与高分子聚合物粘结剂的混合物压制成片，两边分别设置正极和负极，这样造成了电解质颗粒之间存在较大的晶界电阻，同时电解质与正负极存在较大的界面阻抗，从而导致全固态锂电池整体电阻较大，影响电池的充放电性能，长期储存或者循环可能会使无机固态电解质片破碎、粉化、离子电导率下降等，也无法长期有效的发挥全固态锂电池的能量密度及功率密度；

现有技术中，也公开了采用将硫化物固态电解质与聚合物电解质复合来解决上述问题，但由于硫化物固态电解质在空气中不稳定，对很多溶剂体系敏感，在与聚合物电解质复合时易受溶剂及聚合物的影响，导致硫化物固态电解质电导率降低；同时，由于硫化物固态电解质本身为无机材料，颗粒具备一定的硬度，颗粒与颗粒之间只能发生点接触，尽管高压下可以使固态电解质尽可能的致密，但是颗粒之间的晶界阻抗仍然较大，循环过程中颗粒与颗粒之间的应力仍未消除；当将硫化物固态电解质与聚合物电解质复合时，虽然聚合物电解质填充在颗粒缝隙之间可以有效的增加颗粒间的接触面积，但硫化物固态电解质本身不稳定且对溶剂体系敏感，而聚合物电解质的存在不可避免会使用有机溶剂，因而整体会使得电解质的离子电导性能。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出了一种锂离子电池复合电解质，所述复合电解质包括硫化物固态电解质以及可发生塑性形变的有机锂盐，所述有机锂盐包覆在硫化物固态电解质颗粒的表面和/或填充在硫化物固态电解质颗粒的间隙中。