[发明专利]原位复合固态电解质及其应用、全固态电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种全固态电池的制备方法，包括：S1)将锂盐、添加剂与引发剂混合，得到混合液；所述添加剂为含有不饱和键的小分子单体；S2)所述溶液在正极层、固态电解质层和负极层中以及层间原位聚合粘结，得到复合固态电解质；所述固态电解质层包括无机固体电解质与粘结剂。与现有技术相比，本发明利用液态含有不饱和键的小分子单体添加剂的流动性，在固体颗粒间充分润湿，然后原位聚合固化构建离子传输通道，并一次性粘合各电极层，将电池组成成型，可有效增强全固态电池中固‑固界面的相容性，且制备方法简单、快速，与现有电池工艺兼容，利于大规模制备。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及原位复合固态电解质及其应用、全固态电池及其制备方法。

背景技术

近年来，快速发展的电动汽车和储能行业对以锂离子电池为代表的二次电池的能量密度、成本、循环性和安全性提出了更高的要求。传统的液态电解液，存在着漏液、着火、爆炸等安全问题，严重阻碍了锂离子电池的进一步发展。而以固体电解质替代有机液体电解液的全固态锂电池，有望从根本上解决电池的安全性问题，并同时提高电池能量密度，因此成为了研究热点。

近些年来固态电解质材料的研究取得了长足的进步，其离子导电率最高已达到10^-2S/cm，因此相比于采用液态电解液的传统锂离子电池，目前全固态电池的研究难点主要集中在电池工艺上。首先由于固态电解质没有液体的润湿作用，固体电池正极层、电解质层和负极层内部的固体颗粒点接触，及颗粒间的空隙极易造成电池体系中离子传输通道的不畅。其次，在全固态电池极片叠加成型时，各电极层(正极层/固体电解质层；固体电解质层/负极层)的接合也是一大难点，目前大多采用烧结或压制成型，层间界面为刚性接触，不利于工艺放大制备。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供原位复合固态电解质及其应用、全固态电池及其制备方法，该方法可有效增强全固态电池的界面相容性，降低电池内阻。

本发明提供了一种全固态电池的制备方法，包括：

S1)将锂盐、添加剂与引发剂混合，得到混合液；所述添加剂为含有不饱和键的小分子单体；

S2)将所述混合液在正极层、固态电解质层和负极层中以及层间原位聚合粘结，得到全固态电池；所述固态电解质层包括无机固体电解质与粘结剂。

优选的，所述添加剂选自乙烯基亚硫酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、甲基乙烯基砜、乙基乙烯基砜、甲基丙烯酸甲酯与醋酸乙烯酯中的一种或多种。

优选的，所述锂盐选自六氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂与三氟甲磺酸锂中的一种或多种；

所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯与过氧化甲乙酮中的一种或多种；