[发明专利]一种固态锂电池及其制备方法

权利要求书

1.一种固态锂电池，其特征在于，包括正极片、负极片和固态电解质，所述固态电解质设置于所述正极片和所述负极片之间，在所述负极片内部、所述负极片和所述固态电解质之间、所述固态电解质内部、所述固态电解质和所述正极片之间，以及所述正极片内部中的至少一处还设置有聚合物凝胶电解质。

2.根据权利要求1所述的固态锂电池，其特征在于，所述聚合物凝胶电解质包括聚合物、锂盐和有机溶剂，所述聚合物由丙烯酸酯类单体经原位聚合而成。

3.根据权利要求1所述的固态锂电池，其特征在于，所述固态电解质包括陶瓷电解质，所述陶瓷电解质包括陶瓷颗粒和粘结剂，所述陶瓷颗粒包括纳米级石榴石型氧化物，所述石榴石型氧化物的结构通式为Li_7-x-3yAl_yLa₃Zr_2-xM_xO₁₂，式中，0.1≤x≤0.7，0.05≤y≤0.25，M包括Nb和Ta中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的固态锂电池，其特征在于，所述正极片的正极活性材料包括正极活性颗粒和包覆于所述正极活性颗粒表面的包覆层，所述包覆层包括NASICON型氧化物或金属氯化物；所述NASICON型氧化物的结构通式为Li_1+xAl_xM_2-x(PO₄)₃式中，0.1≤x≤0.7，M包括Ti、Ge或Zr中的至少一种；所述金属氯化物的结构通式为Li_3-xM_1-xZr_xCl₆，式中，0.1≤x≤0.7，M包括Y、In、Er、Sc中的至少一种。

5.一种权利要求1～4任一项所述的固态锂电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将锂盐、有机溶剂、引发剂和丙烯酸酯类单体混合，经充分搅拌均匀，得到聚合物凝胶电解质前驱体；

2)将正极活性颗粒和NASICON型氧化物或金属氯化物前驱体经混料、机械融合和热处理后得到正极材料，在正极集流体上涂覆所述正极材料，得到正极片；

3)将陶瓷颗粒和粘结剂混合，经充分搅拌均匀后涂覆于所述正极片或负极片的表面，再经真空干燥得到正极片-陶瓷固态电解质复合体或负极片-陶瓷固态电解质复合体；

4)将正极片与所述负极片-陶瓷固态电解质复合体叠片，或者，将负极片与所述正极-陶瓷固态电解质复合体叠片，封入电池壳体中，注入所述聚合物凝胶电解质前驱体，经加热发生原位聚合反应后得到固态锂电池。

6.根据权利要求5所述的固态锂电池的制备方法，其特征在于，在步骤1)中：

所述有机溶剂和所述单体的重量比为10：1～1：10；

所述锂盐相对于有机溶剂的浓度为0.5～5mol/L。

7.根据权利要求5所述的固态锂电池的制备方法，其特征在于，在步骤1)中：

所述引发剂包括偶氮类引发剂；

所述引发剂与所述单体的重量比为0.5：100～5：100。

8.根据权利要求5所述的固态锂电池的制备方法，其特征在于，步骤2)中：

所述NASICON型氧化物或金属氯化物前驱体和所述正极活性颗粒的重量比为1：100～20：100；

所述热处理的温度为300℃～750℃。

9.根据权利要求5所述的固态锂电池的制备方法，其特征在于，步骤3)中：

所述陶瓷颗粒与所述粘结剂的重量比为5：1～50：1；

所述陶瓷颗粒与所述单体的重量比为5：1～20：1。

10.根据权利要求5所述的固态锂电池的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述聚合反应的温度为50～90℃，时间为10～50min。