[发明专利]一种固态电解质及全固态电池

权利要求书

1.一种含微量La₂Zr₂O₇结构的石榴石型固态电解质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按照化学通式Li_ALa_BM_CN_DZr_EO₁₂ 中各元素的名义摩尔比，将Li源、La源、Zr源、M源、N源进行湿法球磨混料；然后使得Li源再过量1-5％；

(2)将步骤(1)得到的浆料进行烘干，过筛；

(3)将步骤(2)得到的混合均匀粉末在高温下进行煅烧，控制煅烧的升温速率、煅烧温度和煅烧时间，使La₂Zr₂O₇在整个材料结构中的成分中结构相比例不大于10％；煅烧的温度在800～900℃，时间7～11h，升温速率为1℃/min；

(4)将步骤(3)所得到的固态电解质粉末材料再次球磨来获得活性更高的粉末，然后冷压成型；

步骤（1）湿法球磨介质为无水乙醇，球磨转速为100~600rpm，球磨时间为2~30h；所述Li源选自氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂或氧化锂中的一种或多种组合；所述La源选自氢氧化镧、碳酸镧、氧化镧中的一种或多种组合；Zr源为对应的氢氧化物或氧化物，其中M源，N源各自独立地选自Al、Ta、Nb、Zr、Ca、W、Mo、Te、Sb、Ce、Ba、Sr、Hf、 Bi、 H、Gd、 B、Sc、Ga和Mg中的一种元素的氢氧化物或氧化物。

2.一种包含固态电解质材料的全固态锂离子电池，其特征在于，所述的固态电解质材料为按照权利要求1所述的方法制备得到的含微量La₂Zr₂O₇结构的石榴石型固态电解质材料，全固态锂离子电池组成依次为负极、含有所述石榴石型固态电解质材料的陶瓷片、含有锂元素的复合正极，在含有所述石榴石型固态电解质材料的陶瓷片对应与负极、含有锂元素的复合正极的接触面上均设有界面修饰层。

3.按照权利要求2所述的全固态锂离子电池，其特征在于，所述的负极侧对应的界面修饰层选自Al₂O₃、Si、Au、Ag、Ge、ZnO层的一种或几种，界面修饰层的厚度为5-20nm；正极侧对应的界面修饰层为聚合物电解质与锂盐的混合物，选自PEO、PVDF、PPC、PAN、PI聚合物中的一种或几种和锂盐组成的聚合物电解质，锂盐选自LiClO₄、LiPF₆、LiBF₄、LiTFSI、LiN（CF₃SO₂）₃、LiB（C₂O₄）₂、LiN（C₂F₅SO₂）₂、LiBF₃CF₃CF₂中一种或几种，界面修饰层的厚度为500nm~20um；

复合正极的质量组成：正极活性材料：导电剂：含微量La₂Zr₂O₇结构的石榴石型固态电解质：粘结剂=(55~75)：(5~15)：(10~20)：(5~15)；

所述的正极活性材料选自钴酸锂，锰酸锂，镍酸锂，镍钴锰酸锂，磷酸铁锂，富锂层状氧化物、氧化钒、氧化钼、硫化钛中一种或者几种以上的混合物；

所述的负极材料选用锂金属、锂合金、石墨、硬碳、硅、硅氧化物或锡合金中一种或几种以上混合物。