[发明专利]一种全固态薄膜锂电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种全固态薄膜锂电池及其制备方法，其特征在于：自下而上依次由基底、集流体薄膜、正极薄膜、电极电解质界面缓冲层、固态电解质薄膜、负极薄膜以及顶部封装层构成；其中，所述电极电解质界面缓冲层由电极材料和固态电解质材料共掺杂构成。本发明的有益效果是电极电解质缓冲层包含充分混合的正极材料分子(团)和电解质材料分子(团)，兼具电子和离子传输特性，相比较现有技术中单纯的固态电极电解质界面，可有效降低电池界面阻抗，提高电池电化学性能。

技术领域

本发明属于全固态锂电池技术领域，尤其是涉及一种全固态薄膜锂电池及其制备方法。

背景技术

全固态薄膜锂电池属于全固态锂电池的一种，其运用与半导体生产工艺相匹配的微加工技术依次实现电池各功能材料的薄膜化沉积，完成薄膜电池的制备。薄膜锂电池的研制工艺决定了其具有超薄、可集成、可柔性化等特点，并可根据应用需求设计成不同形状和尺寸，应用于MEMS、物联网、可穿戴、柔性电子等领域，成为研究的热点。

全固态薄膜锂电池采用固态电解质替代有机电解液和隔膜：一方面，解决了电解液泄露带来的安全问题，而且固态电解质也可抑制锂枝晶，电池负极可以使用金属锂，理论上能量密度可大幅提升；另一方面，不同于有机电解液对固态电极表面进行充分浸润后形成的固液界面，固态电解质与固态电极之间的接触属于异质异构的固相接触，界面接触效果差，是电池阻抗的主要来源，由此带来的界面问题成为制约薄膜锂电池电化学性能的主要因素。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种全固态薄膜锂电池及其制备方法，解决固态电解质与固态电极之间由于异质异构的固相接触，界面接触效果差，由此带来的界面抗阻大的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种全固态薄膜锂电池，其特征在于：自下而上依次由基底、集流体薄膜、正极薄膜、电极电解质界面缓冲层、固态电解质薄膜、负极薄膜以及顶部封装层构成；其中，所述电极电解质界面缓冲层由电极材料和固态电解质材料共掺杂构成。

优选地，所述基底为石英玻璃、硅片、不锈钢片、聚酰亚胺和云母片中的一种。

优选地，所述集流体薄膜材料为Pt、Ti、Ni、Al、Au、Cu、Ag和Cr中的一种。

优选地，所述正极薄膜材料为V₂O₅、LiFePO₄、LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiNi_0.5Mn_1.5O₄和Li_xM_yPO_z(M为Ni、Cu、Co、Mn等)中的一种。

优选地，所述固态电解质薄膜材料为Li₃PO₄、Li₃N、LiPON、Li₂S-P₂S₅、Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)、Li_0.34La_0.56TiO₃(LLTO)、Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃(LAGP)和Li_1.4M_0.4Ti_1.6(PO₄)₃(LATP)中的一种。