[发明专利]一种固态电解质结构、二次电池及制备方法

说明书

本公开公开了一种固态电解质结构、二次电池及制备方法，属于二次电池领域，该固态电解质结构包括致密固态电解质层、与致密固态电解质层面面连接的多孔固态电解质层；多孔固态电解质层具有多个彼此贯通的孔道，孔道的内壁上设置有导电层；设置有导电层的孔道用于填充电极活性材料。该固态电池结构既能有效提升固态电解质与电极活性材料之间的接触面积，且能够保障界面的化学稳定性，从而保证电池的能量密度和循环稳定性。

技术领域

本公开涉及二次电池领域，特别涉及一种固态电解质结构、二次电池及制备方法。

背景技术

二次电池是一种在放电后可通过充电使电极活性材料激活而继续使用的电池，一般包括正极、负极、隔膜和电解质，隔膜用于将正、负极隔开，同时保证离子通过，电解质用于在正、负极之间传导离子。固态电解质(又称固体电解质)基于其具有优异的力学性能(可物理阻挡锂枝晶，抑制其生长)、电学性能，不仅能实现二次电池，尤其是锂离子电池的使用安全性，且能提高二次电池的高能需求。所以，有必要提供一种用于二次电池的固态电解质。

现有技术多采用固体电解质材料制备得到膜片状的固态电解质，将其配合隔膜装配在正、负极之间，来实现正、负极之间的离子传导。

然而，发明人发现现有技术至少存在以下技术问题：

(1)固态电解质与正、负极为单一界面之间的接触，且接触面积小，使得离子传导位点有限，不利于离子在正、负极之间传输，降低离子电导率。(2)对于锂离子二次电池来说，锂金属还原性强，其与固态电解质形成的界面的化学稳定性较差，两者一旦发生化学反应将会生成更高界面电阻相。以上各因素均会造成电池能量密度无法发挥，循环稳定性差等问题。

公开内容

本公开实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种既能有效提升固态电解质与电极活性材料之间的接触面积，且能够保障界面的化学稳定性，从而提升电池能量密度和循环稳定性的固态电解质结构、二次电池及制备方法。具体技术方案如下：

第一方面，提供了一种固态电解质结构，所述固态电解质结构包括致密固态电解质层、与所述致密固态电解质层面面连接的多孔固态电解质层；

所述多孔固态电解质层具有多个彼此贯通的孔道，所述孔道的内壁上设置有导电层；

设置有所述导电层的所述孔道用于填充电极活性材料。

当对该固态电解质结构进行应用时，该具有导电层的孔道内填充有电极活性材料，例如正极活性材或负极活性材料。通过在多孔固态电解质层内设置多个彼此贯通的孔道，并利用该孔道填充电极活性材料，不仅能增加固态电解质与电极活性材料的接触面积，并且两者之间并非单一界面接触，如此可形成多个离子传导位点，利于离子在正、负极之间的传输，促进离子传导，进而提升界面间的离子电导率。通过在孔道的内壁上设置导电层，在固态电解质与电极活性材料之间形成导电的界面，避免电极活性材料与固态电解质之间发生副反应，进而提升界面间的化学稳定性。通过设置致密固态电解质层，一方面为多孔固态电解质层提供物理支撑，提高该固态电解质结构的机械强度，另一方面基于其电子绝缘而离子电导的特性，可作为电池隔膜，实现对正、负极的物理隔离，同时不影响离子的传导。可见，利用本公开实施例提供的固态电解质结构制备二次电池，配搭高活性电极活性材料能够提升电池能量密度，同时保障电池的循环稳定性。

在一个可能的设计中，所述多孔固态电解质层为一个，与所述致密固态电解质层的一个表面面面连接，形成非对称型固态电解质结构，以形成可以使用本领域常见正极片或者负极片的非对称型二次电池。

在一个可能的设计中，所述多孔固态电解质层为两个，分别与所述致密固态电解质层相对的两个表面面面连接，形成对称型固态电解质结构，以形成电极活性材料均限制在孔道内部的对称型二次电池。