[发明专利]一种固态电解质/电极复合材料的制备及应用该材料的固态电池

权利要求书

1.一种以电极材料和含有相对应离子的固态电解质材料的复合材料，固态电解质方面，可以是氧化物体系中的Li2O·xAl2O3(x可以是任意值，理想情况，x＝11；实际情况，8＜x＜9)，硫化物，钙钛矿型固态电解质，NASICON型固态电解质，LISICON型固态电解质和石榴石型固态电解质等中的任意一种或者几种材料混合使用；电极材料上，可以是各类钠或锂的过渡金属氧化物中的一种或几种电极材料的复合，也可以为其他常见的电极材料，如磷酸铁锂，尖晶石锰酸锂，氟化硫酸盐以及氟化磷酸盐正极材料等。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，二次锂离子电池电极材料均匀分散在固态电解质材料中。

3.根据权利要求1或2所述的复合材料其特征在于，所述复合材料中固态电解质材料与电极材料的质量比，优选为5∶1。

4.权利要求1至3中任一项所述的复合材料的制备方法，该制备方法(以NASICON结构固态电解质磷酸钛铝锂(LATP)为例)包括：按照Li1.3Al0.3Ti1.7P3O12中个元素的配比，将四异丙醇钛液体，锂源粉末及铝源粉末配料后，加入溶剂，例如无水乙醇或水，搅拌至完全溶解，得到无色透明溶液，在搅拌下加入一定量的电极材料粉末，钴酸锂或碳包钛酸锂粉末，得到粉末分散均匀的黑色或深灰色的悬浊液，之后在搅拌下加入符合计量比的磷酸液体，搅拌至观察到溶胶向凝胶的转变，得到黑色或深灰色的凝胶，完全干燥得到干凝胶后，充分研磨得到黑色或深灰色粉末，进行热处理，首先以3℃/分钟的速率将混合物从室温升至300℃并在该温度下预退火3h，冷却至室温后再将其充分研磨混合均匀，再以3℃/分钟的速率将混合物从室温升至在800℃并在该温度下退火2h，冷却至室温后研磨均匀，即得到上述复合材料。但复合材料的制备方法不局限于此。

优选地，所述Li源，为无水硝酸锂，碳酸锂，乙酸锂，氢氧化锂或草酸锂；

优选地，所述Al源，例如为九水合硝酸铝，氯化铝。

5.根据权利要求4所述的复合材料制备方法，制得的复合材料应用在固态电池中，其中电极材料/复合材料中间层固固界面的构筑方法包括：

取一定量的上述电极/固态电解质复合材料充分研磨，得到细小颗粒，与一定量的粘结剂聚偏氟乙烯均匀混合后，加入适量N-甲基吡咯烷酮作溶剂，使混合物均匀分散其中。取完全干燥好的极片待用，将复合材料的分散液均匀涂敷在极片表面，重复多次，得到厚度符合要求的中间层结构，之后置于鼓风干燥箱中干燥；但涂敷方法不局限于此。

6.根据权利要求4所述的复合材料制备方法，以及权利要求5所述的电极材料/复合材料中间层固固界面的构筑，制得的复合材料应用在固态电池中，其中复合材料中间层/固态电解质固固界面的构筑方法包括：

取一定量的制备好的磷酸钛铝锂(LATP)粉末充分研磨，得到细小颗粒，与一定量的粘结剂聚偏氟乙烯均匀混合后，加入适量N-甲基吡咯烷酮作溶剂，使混合物均匀分散其中。取权利要求5中干燥好的极片待用，将固态电解质的分散液均匀涂敷在其表面，重复多次，得到厚度符合要求的固态电解质层结构，之后置于鼓风干燥箱中干燥。

7.一种固态电池体系的构筑，该固态电池体系包括权利要求1至4中所述的复合材料，以及根据权利要求5或6所述的以上述复合材料作为二次锂离子电池中电极材料相与固态电解质相之间的中间层，固态电池体系的组装过程包括：根据权利要求1-6中的含有复合材料中间层的极片作为固态电池中的正极，另一侧采取常用的锂离子电池体系，其中以锂片作为负极，封装在纽扣电池壳内，加压密封。