[发明专利]一种固态电解质及固态锂电池

说明书

本发明提供一种固态电解质，固态电解质颗粒包括内核材料和包覆于所述内核材料表面的壳材料，所述内核材料选自石榴石型固态电解质、NASICON型固态电解质、LISICON型固态电解质、钙钛矿型固态电解质、硫系固态电解质中的一种或者多种，所述壳材料选自LiH，Li₃B，Li₂O，Li₂S，Li₃N，Li₂HN，LiH₂N，LiF，LiCl，LiBr，LiI，Li₃P，Li₂Se中的一种或几种。该固态电解质层不会存在保护层破裂的问题，而且即使一个固态电解质颗粒没能阻止锂枝晶生长，层中的其他颗粒也会阻止锂枝晶的生长，从而可提高电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及固态锂电池技术领域，尤其涉及一种固态电解质及固态锂电池。

背景技术

传统的锂离子电池采用含有有机溶剂的电解液进行锂离子的传输，但有机溶剂易挥发、燃点低，且容易发生漏液、胀气等问题，严重时甚至会导致电池燃烧爆炸，使得电池存在安全隐患。全固态锂电池采用固态电解质取代传统电池中的隔膜和电解液进行锂离子的传输，从而相对有机电解液来说更安全。同时，采用全固态电解质后，可以使用金属锂作为负极，还可提升电池的能量密度。

然而固态锂电池中，由于固态电解质颗粒与颗粒之间的晶界，可为锂枝晶的生长提供空间，即负极产生的锂枝晶会沿着固态电解质层中的晶界生长，从而刺穿固态电解质层到达正极，造成正负极接触短路。现有技术中，通常是在固态电解质层表面进行涂覆一层保护层或缓冲层，但在电池循环中，由于电池体积膨胀等会造成该层破坏，从而无法继续抑制锂枝晶生长，且单层的结构对电化学的耐受性不高，因而采用在表面涂覆保护层的方法并不能持久的抑制锂枝晶的生长。

发明内容

为解决现有技术中具有保护层结构的固态电解质层并不能很好的抑制锂枝晶生长的技术问题，本发明提供了一种固态电解质及固态锂电池，通过在固态电解质颗粒表面包覆抑制锂枝晶生长的材料，使得该电解质层不会存在保护层破裂的问题，而且即使一个固态电解质颗粒没能阻止锂枝晶生长，层中的其他颗粒也会阻止锂枝晶的生长，从而可提高电池的安全性能。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种固态电解质，固态电解质颗粒包括内核材料和包覆于所述内核材料表面的壳材料，所述内核材料选自石榴石型固态电解质、NASICON型固态电解质、LISICON型固态电解质、钙钛矿型固态电解质、硫系固态电解质中的一种或者多种，所述壳材料选自LiH，Li₃B，Li₂O，Li₂S，Li₃N，Li₂HN，LiH₂N，LiF，LiCl，LiBr，LiI，Li₃P，Li₂Se中的一种或几种。

与现有技术相比，本发明所提供的固态电解质，每个固态电解质颗粒均为核壳型结构，即每个颗粒表面均包覆有不与锂发生反应且可传输离子的物质，从而可避免锂枝晶与固态电解质间副反应的发生；且由于包覆物并不会与锂发生反应，使得固态电解质颗粒表面处的离子电导率均一致，由于锂枝晶所处位置处没有离子电导率差异，使得锂枝晶没有了生长驱动力，从而可有效抑制锂枝晶的继续生长。而且，即使一个核壳结构的固态电解质颗粒不足以阻挡锂枝晶的生长，但是由于每个电解质颗粒均为此种结构，即使锂金属穿透表面一层电解质，继续向内部生长，也会继续遇到新的核壳结构的固态电解质颗粒而使其生长受到抑制，从而大大减少了锂枝晶生长带来的短路以及锂金属与电解质间发生副反应的可能性。

第二方面，本发明提供了一种固态锂电池，包括正极、负极和上所述的固态电解质。