[发明专利]一种多层固态电解质及其制备方法、固态锂电池

说明书

本发明涉及一种多层固态电解质及其制备方法、固态锂电池，属于锂电池技术领域。本发明的多层固态电解质的制备方法，包括以下步骤：1)根据多层固态电解质中各层固态电解质的组成，分别制备与各固态电解质层组成一致的固态电解质膜层；2)将步骤1)中制得的各固态电解质膜层分别进行加压处理得到致密化的固态电解质膜层；3)然后将各致密化的固态电解质膜层进行加压复合，即得。本发明的多层固态电解质的制备方法，将各层的固态电解质膜进行加压致密后再进行复合，提高了各层固态电解质的致密程度，并且避免由于各层固态电解质加压致密化过程中需要的压力不同导致的易延展层固态电解质延展变形，方便适配不同电解质体系。

技术领域

本发明涉及一种多层固态电解质及其制备方法、固态锂电池，属于固态锂电池技术领域。

背景技术

随着化石燃料的耗竭与环境污染问题的加剧，新能源的发展越来越受到人类社会的重视，电池作为储能系统核心部件在新能源领域占据着核心位置。锂离子电池由于具有高能量密度、高功率密度、良好的环境适应性、环境友好等优点占据了便携电子与新能源汽车用电池市场，但常规的锂离子电池采用的是液态电解质，由于安全性相较差的原因又限制了其进一步发展。固态锂电池将液态电解质替换为固态电解质将大幅提升锂电池的安全性，并且固态电解质的引入使高容量金属锂负极的引入成为可能，将进一步促进锂电池能量密度的提升，固态电池将给锂电池的进一步推广应用带来安全保障。

用于固态锂电池的固态电解质可以分为无机固态电解质和聚合物固态电解质两大类。其中，无机固态电解质强度高，不易变形，与电极材料物理接触不紧密，界面阻抗较大；而聚合物固态电解质界面阻抗相较于无机固态电解质较低，但强度低，无法阻止锂枝晶的生长。虽然可以通过在聚合物固态电解质中增加锂离子导体类填料来提高强度，但受填料用量的限制，仍无法完全阻止锂枝晶的生长。

现有技术为了克服单层固态电解质在使用过程中存在的缺陷，将不同的固态电解质制成多层固态电解质使用。多层固态电解质在制备时常采用多层涂布的方法，这种方法各固态电解质浆料依次进行涂布，分别形成电解质层，但由于制备不同固态电解质浆料时常采用不同溶剂，导致各层在涂布时兼容性差。其他现有技术，如申请公布号为CN109256582A的中国发明专利申请中公开了一种复合固态电解质的制备方法，该方法将聚合物电解质浆料涂覆在无机电解质层的两个表面并固化，得到复合固态电解质。该方法在制备无机电解质层和聚合物固态电解质层时，均需要挥发溶剂，因此固态电解质结构较为疏松，锂离子传导阻力较大。又如申请公布号为CN109904514A的中国发明专利申请中公开了一种双层复合固体电解质的制备方法，该方法将由氧化物固体电解质、高分子聚合物、锂盐和溶剂制成的混合液加入磨具，真空挥发溶剂，加热真空干燥制成第一固体电解质层；将由硫化物固体电解质、高分子聚合物、锂盐和溶剂制成的混合液加入磨具，真空挥发溶剂，加热真空干燥制成第二固体电解质层；将第一复合固体电解质和第二复合固体电解质加热加压复合，得到双层复合固体电解质。该制备方法通过加压的方式在实现各层固态电解质的复合的同时，对多层固态电解质的致密程度有一定程度的提升，但由于各层中的固态电解质不同，力学性能有差异，压合过程各层难以各自形成致密的固态电解质结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种多层固态电解质的制备方法，能够使各层固态电解质均形成致密结构。

本发明还提供了一种各层结构致密的多层固态电解质。

本发明还提供了一种低阻抗的固态锂电池。

为了实现以上目的，本发明的多层固态电解质的制备方法所采用的技术方案是：

一种多层固态电解质的制备方法，包括以下步骤：

1)根据多层固态电解质中各层固态电解质的组成，分别制备与各固态电解质层组成一致的固态电解质膜层；

2)将步骤1)中制得的各固态电解质膜层分别进行加压处理得到致密化的固态电解质膜层；

3)然后将各致密化的固态电解质膜层进行加压复合，即得。