[发明专利]一种固态电解质层、其制备方法以及固态电池

说明书

本发明提供了一种固态电解质层、其制备方法以及固态电池，所述固态电解质层包括粘性固态电解质。所述制备方法包括：将粘性固态电解质的粉末混合均匀，辊压后制备得到所述的固态电解质层。本发明采用具有粘性的粘性固态电解质，保证固态电解质层具有良好粘结效果的情况下，还能够保证电解质层的导电性能，而且厚度能够达到100μm以下，而且加工性好，能够大规模工业化生产，具有结构简单、便于制备、可工业化生产和导电性能好等特点。

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种固态电解质层、其制备方法以及固态电池。

背景技术

固态电池是一种电池科技。固态电池采用不可燃的固态电池电解质替换了可燃性的有机液态电解质，大幅提升了电池系统的安全性，同时能够更好地适配高能量正负极并减轻系统重量，实现能量密度同步提升。在各类新型电池体系中，固态电池是距离产业化最近的下一代技术。

目前固态电池中的固态电解质层通常采用匀浆、涂布的工艺制作而成。通常在匀浆步骤中，将固态电解质颗粒与粘结剂溶液混合在一起，再经涂布、干燥后制成连续的电解质薄膜。在这种工艺中，为了保证电解质膜能够连续，需要在固体电解质中添加粘结剂。然而粘结剂一般不具有离子导电性，所以粘结剂的添加会导致固体电解质离子电导率的显著下降，这就会造成电池的倍率性能与容量发挥的严重损失。且由于固态电解质与大部分溶剂不稳定，即使稳定的溶剂，在球磨过程中也会有所反应，使得固态电解质的离子电导率有所下降，从而增加极片以及电池的阻抗，使得电池倍率性能下降，影响电池的循环性能。另外溶剂的添加增加了烘干、溶剂回收处理等工序，增加了成本且可能造成环境污染。

目前另外一种制备无粘结剂固态电解质层的方法是，将固态电解质粉末均匀地铺散在预制模具套筒中，通过外加压力挤压成型。这种方法的缺点在于：首先，所制备的电解质层完全由外加压力压制而成，无法将厚度减薄，通常厚度在0.5～1.5mm之间，这就使得电池的能量密度极低，无实际应用价值；其次，该工艺需要将固态电解质粉末均匀地平铺在模具之中，这就使得电解质层的尺寸严重依赖于模具的尺寸，且由于平铺粉末均匀性的问题，这种方法压制成的电解质层尺寸较小，通常在0.5～1.0cm²之间，这就使得该方法无法大规模工业化应用。

CN111969244A公开了复合电解质膜、固态电池及其制备方法。其中，复合电解质膜包括：流动态电解质层和自支撑态电解质层。流动态电解质层包括第一聚合物、溶剂和锂盐；自支撑态电解质层包括第二聚合物和锂盐。该复合电解质膜中的流动态电解质层具有优异的流动性和粘接性能，可以渗入极片，从而有效解决极片-电解质膜之间、活性材料-电解质材料之间、活性材料-活性材料之间的接触不充分、接触电阻大等问题，从而显著提高固态电池的电性能。

现有固态电解质层均存在结构复杂、制备困难、厚度大和导电性能差等问题，因此，如何在保证固态电解质层具有结构简单和容易制备的情况下，还能够保证厚度薄和导电性能好，成为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种固态电解质层、其制备方法以及固态电池，采用具有粘性的粘性固态电解质，保证固态电解质层具有良好粘结效果的情况下，还能够保证电解质层的导电性能，而且厚度能够达到100μm以下，而且加工性好，能够大规模工业化生产，具有结构简单、便于制备、可工业化生产和导电性能好等特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种固态电解质层，所述固态电解质层包括粘性固态电解质。

本发明中固态电解质层采用粘性固态电解质，同时起到离子导体和粘结剂的作用，避免了有机粘结剂和溶剂的使用，从而提高了电解质层的离子电导率，有效降低电池阻抗并提升电池倍率性能；此外本发明的延展性好和可塑性强，压实密度高，厚度能够达到100μm以下，提高电池的能量密度并降低界面阻抗，而且能够根据设计要求随意调整固态电解质层的形状和尺寸，灵活性高，具有结构简单、便于制备、可工业化生产和导电性能好等特点。