[发明专利]一种固态电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种固态电池及其制备方法。该固态电池包括正极、负极和复合于正极、负极之间的固态电解质膜，正极包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极材料层，所述正极材料层含有正极材料和粘结剂，所述粘结剂为聚合物电解质；电解质膜包括与正极贴合的无机电解质层和与负极贴合的聚合物电解质层，无机电解质层含有无机固态电解质和聚合物电解质。本发明提供的固态电池，在使用复合电解质膜的基础上，在正极材料层、无机电解质层中，以聚合物电解质为粘结剂，其具有锂离子电导能力，有助于完善正极材料层的导电网络，改善正极与无机电解质膜的相容性，因而可以有效降低电池内阻，促进电池整体性能的提升。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种固态电池及其制备方法。

背景技术

新能源汽车的发展对于缓解环境污染问题和能源危机具有重要意义，作为能量来源的动力电池对新能源汽车的性能起着决定性作用。锂离子电池由于具有高能量密度、高功率密度、长寿命、无记忆效应等优点成为了新能源汽车电池的首选。

新能源汽车的快速发展对动力电池系统的安全性和能量密度等性能提出了更高的需求，目前主流动力电池使用的液态锂离子电池由于含有液态有机电解液，存在一定的安全隐患，并且其耐压窗口有限，限制了锂离子电池能量密度的进一步提升。

固态电池采用固体电解质来替代传统有机液体电解质，相比于传统液态锂离子电池，其减少了电解液、隔膜甚至粘结剂的使用，不仅避免了电解液泄露等安全问题，而且由于固态电池能够采用堆栈式设计，简化了电池构造，比使用有机电解液的电池具有更高的能量密度，固体电解质不会挥发且不易燃，提高了锂离子电池的安全性能。

公布号为CN105470576A的专利申请公开了一种高压锂离子电池，该高压锂离子电池包括正极、负极以及位于正极和负极之间的电解质，电解质包括无机电解质层和聚合物电解质层，无机电解质层包括第一粘结剂和无机电解质颗粒。该电池的特点在于与正极表面使用无机电解质层来避免电解液氧化，负极表面使用聚合物电解质来避免无机电解质在低电位下被还原。该方案采用复合电解质形式来克服液态电池的电解液氧化而产生的安全性、循环性能差等负面问题，但该电池中含有液态电解液存在安全隐患，如不加液态电解液存在界面电阻大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固态电池，从而解决现有固态电池存在的界面电阻大的问题。本发明还提供了上述固态电池的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种固态电池，包括正极、负极和复合于正极、负极之间的电解质膜，正极包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极材料层，所述正极材料层含有正极材料和粘结剂，所述粘结剂为聚合物电解质；电解质膜包括与正极贴合的无机电解质层和与负极贴合的聚合物电解质层，无机电解质层含有无机固态电解质和聚合物电解质。

本发明提供的固态电池，在使用复合电解质膜的基础上，在正极材料层、无机电解质层中，以聚合物电解质为粘结剂，其具有一定的锂离子电导能力，有助于完善正极材料层的导电网络，改善正极与无机电解质膜的相容性，因而可以有效降低电池内阻，促进电池整体性能的提升。

从兼顾正极材料层的离子电导、粘结效果、以及与电解质膜的相容性出发，优选的，正极材料层中，正极材料和聚合物电解质的质量比为(70-95)：(1-20)。为进一步优化正极材料层的离子电导、降低电池内阻，优选的，所述正极材料层还含有无机固态电解质。正极材料、聚合物电解质和无机固态电解质的质量比为(70-95)：(1-20)：(0.1-20)。