[发明专利]固态电解质及其锂电池电芯、锂电池

说明书

本发明涉及锂电池领域，特别涉及固态电解质及具有该固态电解质的锂电池电芯、锂电池，所述固态电解质包括S原子与N原子组成的八元环化合物或九元环化合物，其中，所述八元环化合物或九元环化合物中N原子的数量为1‑3个。所述固态电解质包括S原子、N原子组成的八元环或九元环形成稳定的结构，因此，具有大于5V的电化学窗口。此外，由于所述固态电解质中包含S‑S键化合物，因此其也具有较优的黏性和柔性。所述固态电解质与电极层接触时可具有较优的界面处浸润性及界面黏附性。具有上述固态电解质的锂电池电芯及锂电池，也具有较高的机械或电学性能。

【技术领域】

本发明涉及锂电池领域，特别涉及一种固态电解质及其锂电池电芯、锂电池。

【背景技术】

相对于传统液态电解质来说，全固态电解质具有机械强度大、安全性好等优点。然而现有的固态电解质体系除了硫化物以外，锂离子电导率均较低，一般室温下离子电导率均小于10^-3S/cm，因此，硫化物固体电解质材料一直以来都是人们研究的热点。然而硫化物固态电解质对水、空气非常敏感，且现有技术中固态电解质材料与正、负极材料接触后均存在较大的界面电阻，导致循环寿命较短。

一般固态电解质材料采用的无机粉末或薄膜材料，为多晶材料，且不具备柔性，现有固态电解质的机械性能较差。因此，亟待提供一种高性能的硫化物固态电解质的技术方案。

【发明内容】

为克服现有固态电解质性能不佳的问题，本发明提供了一种固态电解质及其锂电池电芯、锂电池。

本发明为解决上述技术问题提供一技术方案如下：一种固态电解质，所述固态电解质包括S原子与N原子组成的八元环化合物或九元环化合物，其中，所述八元环化合物或九元环化合物中N原子的数量为1-3个；所述固态电解质还包括锂离子，所述锂离子可与N原子匹配成键；所述八元环化合物或九元环化合物中N原子的数量为2个或3个，两个N原子之间至少间隔一个S原子。

优选地，所述八元环化合物包括具有以下化学结构式的化合物中的一种或多种：

优选地，所述九元环化合物包括具有以下化学结构式的化合物中的一种或多种：

本发明为解决上述技术问题提供又一技术方案如下：一种锂电池电芯，具有如上所述固态电解质。

优选地，所述固态电解质的厚度为200nm-20μm。

优选地，所述锂电池电芯包括正极层，所述固态电解质形成于所述正极层的一面，所述固态电解质远离所述正极层的一面上设置负极层；所述正极层包括柱状晶体正极材料，所述负极层包括金属锂或锂硅碳复合负极材料。

本发明为解决上述技术问题提供又一技术方案如下：一种锂电池，其包括至少两个连续叠层设置的锂电池电芯，直接叠加设置的至少两个锂电池电芯之间共用一正负共极集流体，该正负供给集流体包括两个相对的主表面，其中一个主表面上形成正极层，以作为其中一锂电池电芯的正极结构，另一主表面上形成负极层，以作为另一锂电池电芯的负极结构。

优选地，共用一正负共极集流体的两个锂电池电芯之间为串联连接；所述锂电池还包括封装结构，定义与多个所述锂电池电芯的叠加方向平行的锂电池电芯的表面为侧面，所述封装结构围设在所述锂电池电芯的侧面。

与现有技术相比，本发明所提供的固态电解质及其锂电池电芯、锂电池，具有如下的有益效果：