[发明专利]全固态电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种全固态电池及其制备方法，包括依次层叠设置的正极、有机无机复合电解质、多功能中间层和负极；所述多功能中间层的制备原料包括高分子聚合物、离子液体单体、引发剂和溶剂；所述离子液体单体中包含至少一个不饱和的碳碳双键；所述离子液体单体的阳离子选自哌啶阳离子、季铵盐阳离子和吡咯阳离子中的一种或多种的组合。所述全固态电池呈一体化结构，避免了因离子液体的使用而难以完成脱、嵌锂反应的问题，且保证了全固态电池的长效循环稳定性。

技术领域

本发明涉及电池的技术领域，特别涉及全固态电池及其制备方法。

背景技术

目前，利用固态电解质代替液态电解液的固态电池是解决锂离子电池安全性和提高能量密度有效的方式之一。与液态电解质具备良好的变形接触能力不同，固态电池很难保持与电极间的有效接触，特别是在电池循环过程中，电极上的表面形态会不断变化，例如膨胀、收缩以及出现锂枝晶引起的短路等问题，这些问题将加剧锂固态电池的失效。为了改善固-固界面的接触，由电解质层和缓冲层或者改性层制备而来的电解质层是应用最多且较为有效的一种方式。在这些缓冲层、改性层的制备中，离子液体因其优异的离子传导能力及界面接触能力被广泛使用。但是，当离子液体与支撑体(包括聚合物、无机氧化物等)简单混合后直接用于改性层后，在固态电池的首次充放电过程中，离子液体的阳离子会先于锂离子嵌入负极侧，并且嵌入的大体积的阳离子会阻碍锂离子嵌层反应的发生，这对固态电池的长效循环稳定极为不利。

发明内容

基于此，本发明提供一种全固态电池，能够解决含离子液体的固态电池电化学稳定性、容量和循环稳定性不好的问题。

技术方案为：

所述全固态电池包括依次层叠设置的正极、有机无机复合电解质、多功能中间层和负极；

所述多功能中间层的制备原料包括高分子聚合物、离子液体单体、引发剂和溶剂；

所述离子液体单体中包含至少一个不饱和的碳碳双键；

所述离子液体单体的阳离子选自哌啶阳离子、季铵盐阳离子和吡咯阳离子中的一种或多种的组合。

在其中一个实施例中，所述离子液体单体的阴离子为含有三氟甲基磺酰基的阴离子。

在其中一个实施例中，所述离子液体单体的阴离子选自N(CF3SO2)₂^-、C(CF3SO2)₃^-、CF3SO₂^-和CF3SO₃^-中的一种或多种的组合。

在其中一个实施例中，所述高分子聚合物选自聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚碳酸丙烯酯、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸亚乙烯酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的组合。

在其中一个实施例中，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯和过氧化甲乙酮中的一种或多种的组合。

在其中一个实施例中，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜和甲苯中的一种或几种的组合。

在其中一个实施例中，所述高分子聚合物与所述离子液体单体的质量比为1:10～10:1，所述引发剂占所述离子液体单体的质量的0.1～1.0％。

在其中一个实施例中，所述有机无机复合电解质层的制备原料包括第二高分子聚合物、无机陶瓷氧化物、锂盐和第二溶剂。

在其中一个实施例中，所述第二高分子聚合物选自聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚碳酸丙烯酯、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸亚乙烯酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的组合。