[发明专利]一种固态电池

权利要求书

1.一种固态电池，其特征在于：所述固态电池由正极、有机-无机复合固体电 解质隔膜和负极依次叠合构成； 所述正极由活性物质、导电剂和聚合物电解质组成；

所述正极活性物质选自过渡金属硫化物、有机硫化物和单质硫中的一种或二种以上；

所述有机-无机复合固体电解质隔膜由含锂离子聚合物固体电解质和含锂离子无机固体电解质构成，含锂离子聚合物固体电解质和含锂离子无机固体电解质的质量比为（1~99）：（1~99），厚度为 2~200 μm，离子迁移数≥0.9；

所述负极为锂或锂合金或复合负极中的一种；

所述的含锂离子的聚合物固体电解质中的锂离子以离子键的形式结合在聚合物的功能基团上； 所述锂离子的含量为 0.2~5 mmol/g；

所述功能基团的含量为 0.2~5 mmol/g；

所述聚合物为聚烯烃、聚氟烯烃、聚苯烯烃、聚砜、聚芳醚酮、聚酰亚胺、聚芳 醚砜、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑中的一种或二种以上的共聚物；

所述聚合物的功能基团为-SO3-、-COO-、-N--的一种或二种以上；

所述的含锂离子无机固体电解质是玻璃或玻璃陶瓷态 Li_xMO_y、perovskite-typeLi_3xLa_0.67-xTiO₃、Garnet-type Li₇N₃M₂O₁₂、NASICON-type LiN_xM_2-x(PO₄)₃、玻璃或玻璃陶瓷态Li_xMS_y、β-Li₃PS₄、Li₇P₃S₁₁、thio-LISICON-type Li_10±1MP₂X₁₂、Argyrodite-type Li₆PS₅X、Li₃YX₆、Li₃OX、LiBH₄、LiBH₄-LiX、LiCB₁₁H₁₂、LiM(BH₄)₃Cl 和 Li₂B₁₂H₁₂中的一种或二种以上；

所述 Li_xMO_y，其中 M 选自 Si、B、Ge、Zr、Al、Ga、Ti、P、S、As、Se、Nb、Sn、Sb、Te、Nd、Y、I、La 中的一种或二种以上，0.6≤x≤5，1y≤4；

所述 perovskite-type Li_3xLa_0.67-xTiO₃，其中 0.04＜x0.17；

所述 Garnet-type Li₇N₃M₂O₁₂，其中 M=Te、W 或 Zr；N=Y、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、 Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、La、Ta、Nb 中的一种或二种以上；

所述 NASICON-type LiN_xM_2-x(PO₄)₃，其中 N=Al、Cr、Ga、Fe、Sc、Y 或 La；M=Ge、Ti 或Hf 中的一种或二种以上；

所述 Li_xMS_y，其中 M 选自 P、Si、B、Ge、Zr、Al、Ga、Ti、O、As、Se、Nb、Sn、Sb、Te、Nd、Y、I、La 中的一种或二种以上，0.6≤x≤5，1≤y≤4；

所述 thio-LISICON-type Li_10±1MP₂X₁₂，其中 M=Ge、Si、Sn、Al 或 P； X=S 或 Se；

所述 Argyrodite-type Li₆PS₅X，其中 X = Cl、Br 或 I；

所述 Li₃YX₆，其中 X=Cl, Br 或 I；

所述 Li₃OX，其中 X=Cl、Br 或 I；

所述 LiBH₄-LiX，其中 X=Cl、Br 或 I；

所述 LiM(BH₄)₃Cl，其中 M=La、Ce 或 Gd 中的一种或二种以上；

所述有机-无机复合固体电解质的制备过程为：将含锂离子聚合物固体电解质和含锂离子无机固体电解质按照比例加入到溶剂中，在 25~300℃、101.3 kPa~20 MPa 下处理至锂离子聚合物固体电解质完全溶解；将含锂离子聚合物和含锂离子无机固体电解质形成的悬浮液采用浇铸法或流延法或旋涂法构建到平面基底上 或三维多孔结构的基底上或正极的一侧或两侧表面或负极的一侧或两侧表面，经热处理蒸发溶剂成膜；

或者，将含锂离子聚合物固体电解质和含锂离子无机固体电解质按照比例加入到溶剂中，在 25~300℃、101.3 kPa~20 MPa 下处理至锂离子聚合物固体电解质完全溶解，混合搅拌均匀后蒸发溶剂，然后采用热压或挤出法制备具有一定厚度的 复合固体电解质隔膜；

或者，将含锂离子聚合物固体电解质加入到溶剂中，在 25~300℃、101.3 kPa~20 MPa下处理至锂离子聚合物固体电解质完全溶解，将溶解的含锂离子聚合物固体 电解质浇铸到无机锂离子固体电解质的三维网状结构中，经热处理蒸发溶剂成膜；

或者将含锂离子聚合物固体电解质在 160~400℃下热熔融，与无机含锂离子固体电解质混合，挤塑成膜后或直接得到锂型的有机-无机复合固体电解质隔膜，或经锂离子交换反应制得锂型有机-无机复合固体电解质隔膜；

所述的平面基底为玻璃板或聚四氟乙烯板或不锈钢板中的一种；

所述的三维多孔结构的基底为纤维素无纺膜、聚酰亚胺无纺膜、海藻纤维无纺膜、芳纶无纺膜、聚芳砜酰胺无纺膜、聚丙烯无纺膜、玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二 醇酯无纺膜中的一种。