[发明专利]一种全固态硫锂电池

说明书

一种全固态硫锂电池，从上到下依次为正极层、正极缓冲层、硫基固态电解质层、负极缓冲层和负极层。全固态硫锂电池的制备方法，包括如下步骤：步骤一：制备正极层电极材料；步骤二：制备固态电解质片；步骤三：制备沉积后的固态电解质片；步骤四：电池组装。本发明所制备的全固态硫锂电池，通过在正负极与固态电解质层之间增加了正极缓冲层与负极缓冲层，能够有效克服电解质/金属锂负极间的界面反应，有效抑制了电池内阻增大，从而显著提高电池循环性能。并且使用正负极缓冲层能够有效防止电池电化学循环过程中锂枝晶的产生，因此本发明的全固态电池具有更好的电化学循环稳定性。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种全固态硫锂电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、功率密度大和循环稳定性好等优点，目前已几乎垄断了3C消费类电子市场。锂离子电池在电动汽车中的应用增长迅速.然而，由于使用了燃点较低的有机酯类电解液，传统的锂离子电池存在非常大的安全隐患，限制了其进一步的推广应用。全固态锂电池借助于具有高离子电导率的固态电解质进行锂离子传导，极大提升了电池的安全性并有望实现更高的能量密度，因此受到了广泛关注。

锂硫电池具有能量密度高(1672mAh/g)、环境友好以及价格低廉等特点，是近来研究的热点。固态电解质可以有效解决锂硫电池中多硫化合物在液态有机电解液中溶解造成的飞梭效应，同时由于其具有一定强度和硬度，可以有效解决以金属锂为负极的锂离子电池在高倍率或长时间循环状态下枝晶生长或粉化带来的安全隐患问题。因此，固态锂硫电池被认为是未来能源汽车、电网储能等最有可能应用的新一代锂离子电池。但是以硫基固态电解质组装的全固态Li-S电池中，固态电解质与金属锂负极之间存在严重的界面问题。除了固态电池中不可避免的固固界面问题，金属锂负极与硫基固态电解质的化学反应会造成界面电阻增大，从而使得电池性能急速衰退。

发明内容

针对全固态锂硫电池存在严重的电解质/金属锂负极间的界面反应，使得电池内阻增大，循环性能衰减的问题，本发明的目的在于提供一种全固态硫锂电池。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术手段：

一种全固态硫锂电池，从上到下依次为正极层、正极缓冲层、硫基固态电解质层、负极缓冲层和负极层。

其中，正极层由氧化物锂盐材料制备，所述氧化物锂盐材料包括钴酸锂、磷酸铁锂中的一种或几种。

优选的，正极缓冲层选自LiNbO₃、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂O-SiO₂、LiTsO₃、Li₂Ti₂O₃、Li₄Ti₅O₁₂、Li₄SiO₄-Li₃PO₄中的一种。

其中，硫基固态电解质由以下方法制备：将Li₂S分散在去离子水中，加入P₂S₅加入柠檬酸，搅拌下加入硫化镓，升温到60-100℃搅拌12-24小时形成凝胶，然后放入到100℃烘箱中干燥，最后转移到马弗炉中升温到800-1000℃煅烧3-5小时，冷却后得到硫基固态电解质Li₁₀GaPS₁₂。

优选的，按质量比，Li₂S：P₂S₅：硫化镓：柠檬酸＝5-10:4-7:1-3:3-5；

优选的，负极缓冲层选自Li₂S、LiF或LiI中的一种；

其中，所述负极层由锂金属制备而成。