[发明专利]一种固态电解质及其全固态锂金属电池

说明书

本发明属于固态电解质领域，更具体地涉及一种能够抑制锂枝晶的生长的固态电解质及其全固态锂金属电池，所述固态电解质包含第一电解质层和第二电解质层，且所述第二电解质层包含金属，可以使固态电解质在保证足够高的离子电导率的情况下解决锂金属枝晶所带来的安全问题，从而使采用该固态电解质的全固态锂金属电池兼具高机械强度、高循环性能和高安全性能。

技术领域

本发明属于固态电解质领域，更具体地涉及一种能够抑制锂枝晶的生长的固态电解质及其全固态锂金属电池。

背景技术

目前锂离子电池中所采用的液态电解质由于具有易泄露、易燃的特性，导致现在采用锂离子电池的电动汽车、储能产品存在巨大的安全风险，特别是伴随着近年来新能源行业的爆发式增长，电池起火爆炸的消息也是不绝于耳。因此消费者对于电池安全性的需求日益迫切。考虑到液态电解质自身的特性难以改变，不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题的固态电解质以及相应的固态锂金属电池成为了目前行业内公认的解决锂离子电池安全问题的最佳方案。

在固态锂金属电池的充放电过程中，负极生成的锂枝晶可能会沿着电解质膜片的孔隙生长接触正极导致短路，为了解决短路问题就需要将电解质层完全致密化，对于氧化物固态电解质提高致密度的目前的技术方案主要是高温烧结成型，对于硫化物电解质的技术方案则是高压压制成型，但是要确保固态电池的能量密度达到甚至超过现有锂离子电池，电解质层的厚度必须控制在比较小的范围内，当采用薄层电解质时，电解质的强度会显著降低，导致加热或加压的过程中更容易出现由于应力不均导致的结构破损或裂纹。从而造成难以制备出满足需求的固态电解质层。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种固态电解质以及全固态锂金属电池，所述全固态锂金属电池能够兼具高能量密度、高机械强度和高温安全性能。

为达到上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种固态电解质，包含第一电解质层和第二电解质层，其特征在于，所述第二电解质层包含金属，且所述第二电解质层的离子电导率为1-20mS/cm。

在本发明的第二方面，本发明提供了一种全固态锂金属电池，其包括正极、锂金属负极及本发明第一方面所述的固态电解质，其中，所述第一电解质层靠近锂金属负极，第二电解质层靠近正极。

相比于现有技术，本发明至少包括如下所述的有益效果：

本发明的电解质采用固态电解质，包含第一电解质层和第二电解质层，且所述第二电解质层包含金属，可以使固态电解质在保证足够高的离子电导率的情况下解决锂金属枝晶所带来的安全问题，从而使采用该固态电解质的全固态锂金属电池兼具高机械强度、高循环性能和高安全性能。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的一种含有双层固态电解质的全固态锂金属电池；

图2为本发明一实施例所述的一种含有三层固态电解质的全固态锂金属电池。

附图标记说明：

1、负极；

2、正极；

3、第一电解质层；

4、第二电解质层。

具体实施方式

下面详细说明本发明的固态电解质及全固态锂金属电池。

首先说明本发明第一方面的固态电解质，其包含第一电解质层和第二电解质层，其中，所述第二电解质层包含金属。

所述固态电解质为至少包含两个电解质层所形成的复合固态电解质，其中第二电解质层包含金属，发明人经过大量研究发现，第二电解质层中所包含的金属能够与锂发生合金化反应，将锂枝晶消耗掉，而且生成合金时体积的膨胀可以进一步减少电解质层的孔隙，从而有效改善锂枝晶刺穿电解质膜片导致短路的情况，避免了由此产生的电池燃烧爆炸事故。