复合固态电解质及其制备方法、锂离子电池与流程

本申请涉及电池，特别是涉及一种复合固态电解质及其制备方法、锂离子电池。

背景技术：

1、随着二次电池的广泛商用，卤化物固态电解质由于兼具较高的离子电导率、高的氧化稳定性、较宽的化学窗口等优点常被用于制备固态电解质，应用到锂离子电池中的正极和负极之间，用于分隔正负极活性物质，避免电池发生短路。

2、相关技术中，为实现更高的电池能量密度和功率密度，以满足不断增长的能源需求和电力应用的要求，固态电池在设计时会增加正极电压。然而高的正极电压可能会导致卤化物固态电解质发生分解，降低电池的使用寿命和循环稳定性。

技术实现思路

1、基于此，针对上述问题，本申请提供一种复合固态电解质及其制备方法、锂离子电池，以提高固态电解质的耐压性，改善电池的循环稳定性。

2、本申请的第一方面提供了一种复合固态电解质，包括：卤化物固态电解质；及包覆层，设置于卤化物固态电解质的表面，包覆层包括氧化物固态电解质；其中，复合固定电解质的离子电导率和卤化物固态电解质的离子电导率满足如下关系：0.001ms/cm≤∣λ1－ωλ0∣≤0.25ms/cm，λ1为复合固态电解质在室温时的离子电导率，λ0为卤化物固态电解质在室温时的离子电导率，ω为卤化物固态电解质占复合固态电解质的质量分数；复合固态电解质的分解电压u满足：u≥4.45v。

3、通过高耐压性的氧化物固态电解质包覆在低耐压性的卤化物固态电解质的表面，得到复合固态电解质。在该关系下的复合固态电解质兼有卤化物固态电解质的高的离子传导率以及氧化物固态电解质的高耐压性，降低复合固态电解质发生分解的可能性，有助于改善电池的使用寿命和循环稳定性。

4、在其中一个实施例中，卤化物固态电解质占复合固态电解质的质量分数ω满足：80%≤ω≤99%。

5、在其中一个实施例中，包覆层的厚度为10nm-200nm。

6、在其中一个实施例中，卤化物固态电解质的粒度d901与氧化物固态电解质的粒度d902的比值满足1%≤d902/d901≤50%。

7、在其中一个实施例中，卤化物固态电解质的离子电导率大于0.1 ms/cm。

8、在其中一个实施例中，卤化物固态电解质包括li2zrcl6及li2zrcl6的衍生物。

9、在其中一个实施例中，卤化物固态电解质包括li3mcl6，其中，m包括in、y、sc。

10、在其中一个实施例中，氧化物固态电解质包括锂镧锆氧llzo、磷酸钛铝锂latp、锂镧钛氧llto及其掺杂材料，掺杂材料包括ga、mg、al、ti、ta、nb、sc、y中的一种或多种对锂镧锆氧llzo、磷酸钛铝锂latp或锂镧钛氧llto进行掺杂形成的产物。

11、本申请的第二方面提供了一种如上述的复合固态电解质的制备方法，包括以下步骤：提供卤化物固态电解质和氧化物固态电解质；按质量比称取卤化物固态电解质和氧化物固态电解质并放入球磨装置中进行球磨，得到复合固态电解质。

12、本申请的第三方面提供了一种锂离子电池，锂离子电池包括正极、负极以及固态电解质膜，固态电解质膜包括如上述的复合固态电解质。

技术特征：

1.一种复合固态电解质，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述卤化物固态电解质占所述复合固态电解质的质量分数ω满足：80%≤ω≤99%。

3.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述包覆层的厚度为10nm-200nm。

4.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述卤化物固态电解质的粒度d901与所述氧化物固态电解质的粒度d902的比值满足1%≤d902/d901≤50%。

5.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述卤化物固态电解质的离子电导率大于0.1 ms/cm。

6.根据权利要求5所述的复合固态电解质，其特征在于，所述卤化物固态电解质包括li2zrcl6及li2zrcl6的衍生物。

7.根据权利要求5所述的复合固态电解质，其特征在于，所述卤化物固态电解质包括li3mcl6，其中，m包括in、y、sc。

8.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述氧化物固态电解质包括锂镧锆氧、磷酸钛铝锂、锂镧钛氧及其掺杂材料，所述掺杂材料包括ga、mg、al、ti、ta、nb、sc、y中的一种或多种对锂镧锆氧、磷酸钛铝锂或锂镧钛氧进行掺杂形成的产物。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的复合固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极、负极以及固态电解质膜，所述固态电解质膜包括如权利要求1-8任一项所述的复合固态电解质。

技术总结
本申请涉及一种复合固态电解质及其制备方法、锂离子电池。复合固态电解质，包括：卤化物固态电解质；及包覆层，设置于卤化物固态电解质的表面，包覆层包括氧化物固态电解质；其中，复合固定电解质的离子电导率和卤化物固态电解质的离子电导率满足如下关系：0.001 mS/cm≤∣λ1－ωλ0∣≤0.25 mS/cm，λ1为复合固态电解质在是室温时的离子电导率，λ0为卤化物固态电解质在室温时的离子电导率，ω为卤化物固态电解质占复合固态电解质的质量分数。在该关系下的复合固态电解质兼有卤化物固态电解质的高的离子传导率以及氧化物固态电解质的高耐压性，降低复合固态电解质发生分解的可能性，有助于改善电池的使用寿命和循环稳定性。

技术研发人员：易红明,张雪,张苗
受保护的技术使用者：清陶（昆山）能源发展股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29