[发明专利]固态电解质及其锂电池电芯、锂电池

说明书

本发明涉及锂电池领域，特别涉及固态电解质及其锂电池电芯、锂电池，所述固态电解质包括有机金属框架和填充与所述有机金属框架中的电解质，所述有机金属框架包括X‑MOFs、X‑BTTri、或X‑dobdc中的一种或几种，所述X包括Cu、Mg、或Zn中的一种或几种，所述s包括5、177或210中的一种或几种，所述电解质与所述有机骨架的质量混合质量比例为(10:1)‑(1:10)。上述固态电解质结构稳定具有大于5V的电化学窗口、较优的黏性、柔性、界面处浸润性、界面黏附性、高Li离子电导率、高容忍性、高剪切模量、杨氏模量以及可以抑制锂枝晶生长的优点。

【技术领域】

本发明涉及锂电池领域，特别涉及一种固态电解质及其锂电池电芯、锂电池。

【背景技术】

相对于传统液态电解质来说，全固态电解质具有机械强度大、安全性好等优点。然而现有的固态电解质体系除了硫化物以外，锂离子电导率均较低，一般室温下离子电导率均小于10^-3S/cm，而硫化物固态电解质对水、空气非常敏感，且现在已报到的所有固态电解质材料与正、负极材料接触后均存在较大的界面电阻，导致循环寿命较短。

而一般固态电解质材料采用的无机粉末或薄膜材料，为多晶材料，其存在锂离子导电率低，工作电压低，与界面浸润性差。

【发明内容】

为克服现有固态电解质性能不佳的问题，本发明提供了一种固态电解质及其锂电池电芯、锂电池。

本发明为解决上述技术问题提供一技术方案如下：一种固态电解质，所述固态电解质包括有机金属框架和填充与所述有机金属框架中的电解质，所述有机金属框架包括X-MOFs、X-BTTri、或X-dobdc中的一种或几种，所述X包括Cu、Mg、或Zn中的一种或几种，所述s包括5、177或210中的一种或几种，所述电解质与所述有机骨架的质量混合质量比例为(10:1)-(1:10)。

优选地，所述电解质包括Li₃Sn₂(PO₄)₃或Li₃Ge₂(PO₄)₃中的任一种或两种。

优选地，所述固态电解质中锂离子电导率为(0.05-11)×10^-2S/cm。

本发明为解决上述技术问题提供又一技术方案如下：一种锂电池电芯，包括如上所述固态电解质。

优选地，所述固态电解质的厚度为200nm-20μm。

优选地，所述锂电池电芯包括正极层，所述固态电解质形成于所述正极层的一面，所述固态电解质远离所述正极层的一面上设置负极层。

优选地，所述正极层包括柱状晶体正极材料，所述负极层包括金属锂或锂硅碳负极材料。

优选地，所述锂电池电芯还包括两个集流体，所述集流体包括两个相对的主表面，其中一个主表面上形成所述正极层或所述负极层，以作为该锂电池电芯的正极结构或负极结构；另一主表面上形成负极层或正极层，以作为另一锂电池电芯的负极结构或正极结构。

本发明为解决上述技术问题提供又一技术方案如下：一种锂电池，其包括至少两个连续叠层设置如上所述锂电池电芯，直接叠加设置的至少两个锂电池电芯之间共用一正负共极集流体，该正负共极集流体包括两个相对的主表面，其中一个主表面上形成所述正极层，以作为其中一锂电池电芯的正极结构，另一主表面上形成负极层，以作为另一锂电池电芯的负极结构。

优选地，共用一正负共极集流体的两个锂电池电芯之间为串联连接；所述锂电池还包括封装结构，定义与多个所述锂电池电芯的叠加方向平行的锂电池电芯的表面为侧面，所述封装结构围设在所述锂电池电芯的侧面。

与现有技术相比，本发明所提供的固态电解质及其锂电池电芯、锂电池，具有如下的有益效果：