[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其锂电池电芯、锂电池，其为反钙钛矿型固态电解质，包括超碱基团簇包括Li₃Se⁺、Li₃S⁺或Li₃O⁺中的任一种或几种，以及超卤素团簇包括BH₄^‑、AlH₄^‑、BF₄^‑、FeH₄^‑、CoH₄^‑或NiH₄^‑中的任一种或几种，所述固态电解质呈现为纳米线形态；进而使所述固态电解质具有大于5V的电化学窗口，优良的界面粘附性、浸润性和锂离子电导率，也使固态电解质分子骨架具有优良的容忍性；进一步地，基于上述固态电解质结构的特点，其还可具有高剪切模量和高杨氏模量和抑制锂枝晶生长的优点。

【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。

【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：所述固态电解质包括超强碱基团簇与超强卤素团簇组成的反钙钛矿型固态电解质，所述超碱基团簇包括Li₃Se⁺、Li₃S⁺或Li₃O⁺，所述超卤素团簇包括BH₄^-、AlH₄^-、BF₄^-、FeH₄^-、CoH₄^-或NiH₄^-中的任一种或几种，上述固态电解质呈现为纳米线形态。

优选地，所述固态电解质中电解质纳米线包括有序排布或无序排布，其直径为20nm-200nm。

优选地，所述电解质纳米线长度为1μm-100μm。

优选地，所述固态电解质中锂离子电导率为(0.05-11)×10^-2S/cm。

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，包括如上所述固态电解质。

优选地，所述锂电池电芯进一步包括位于固态电解质相对两面的正极层和负极层，所述电解质纳米线延伸方向大致垂直于正极和负极。

优选地，所述锂电池电芯进一步包括位于固态电解质相对两面的正极层和负极层，所述电解质纳米线延伸方向垂直于正极和负极。

优选地，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负极材料。

优选地，所述锂电池电芯还包括两个集流体，所述集流体包括两个相对的主表面，其中一个主表面上形成所述正极层或所述负极层，以作为该锂电池电芯的正极结构或负极结构；另一主表面上形成负极层或正极层，以作为另一锂电池电芯的负极结构或正极结构。