一种复合电解质及其制备方法和全固态锂离子电池与流程

本发明涉及锂电池，具体涉及一种复合电解质及其制备方法和全固态锂离子电池。

背景技术：

1、液体/凝胶电解质的锂电池在商业化电子设备中广泛应用，但在电动汽车和智能电网等大规模应用中，其易燃、易挥发、热不稳定和电化学窗口窄以及难以抑制锂枝晶的生长等缺点，限制了传统液态电池的安全性和能量密度。由此，为下一代电池开发新型电解质势在必行。

2、全固态电池采用对热稳定的硫化物、卤化物以及氧化物等固态电解质代替液体电解质，其中硫化物的电导率与液态电解质接近，且具备质地较软、不腐蚀设备和环境友好等优点，从而引起了广泛关注。但是其首圈充放电效率仍具有一定的提升空间，且其在负极使用时稳定性不足。正极材料的容量损失主要产生于首次放电后的结构变化，材料中的可嵌锂位置减少。负极材料容量损失主要是充电时在负极表面生成sei膜，不可逆地消耗了锂离子。全电池的首效与正负极更低首效的一方一致。

3、为了缓解高镍ncm(镍、钴、锰)正极材料在循环过程中体积变化引起的材料粉化，目前主要采用增加测试压力或者添加氧化物/卤化物夹层来解决。但是增加的测试压力也在一定程度上促进了锂枝晶的生长并穿透电解质造成电池短路。同时，氧化物/卤化物也存在离子电导率不足等问题，在一定程度上降低了正极电势。

4、综上所述，有必要提供一种复合电解质及其制备方法和全固态锂离子电池，进一步提升全固态锂离子电池首圈充放电效率。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一，为此本发明提出一种复合电解质及其制备方法和全固态锂离子电池，进一步提升全固态锂离子电池首圈充放电效率。

2、本发明的第一方面提供一种复合电解质。

3、具体的，所述复合电解质包括导锂混合物和硫化物电解质；

4、所述导锂混合物包覆硫化物电解质；

5、所述导锂混合物包括塑晶和锂盐；

6、所述塑晶与锂盐的质量比为2～12：1。

7、优选的，所述塑晶与锂盐的质量比为3～6.88：1。

8、优选的，所述塑晶包括p12fsi、p12tfsi、pp12fsi、pp12tfsi、pp11fsi、pp22fsi、pp23fsi、pp11tfsi、pp22tfsi、pp23tfsi中的至少一种。

9、优选的，所述塑晶占复合电解质总质量的5～95％。

10、优选的，所述锂盐包括litfsi、lifsi、li(cf3so2)3c、lic4f9so3、lin(so2cf2cf3)2、lib(c2o4)2、libf4、libf3(c2f5)、liscn、lin(cn)2、lidfob、liodfb、lin(so2f)2、licf3so3、liclo4、liasf6、lisbf6中的至少一种。

11、优选的，所述硫化物电解质包括li3ps4、li4p2s6或li7-aps6-axa中的至少一种；其中x为cl、br、i中的至少一种，a的取值为0.5～2。

12、进一步优选的，所述li7-aps6-axa包括li6ps5cl、li6ps5br、li6ps5i中的至少一种。

13、优选的，所述硫化物电解质与导锂混合物的质量比为1～20：1。

14、进一步优选的，所述硫化物电解质与导锂混合物的质量比为6～10：1。

15、复合电解质具有锂离子电导率高以及粉末颗粒柔软的特点。

16、本发明的第二方面提供一种复合电解质的制备方法。

17、具体的，包括以下步骤：

18、将塑晶与锂盐混合形成的导锂混合物，用于包覆硫化物电解质，制得所述复合电解质。

19、优选的，所述包覆的方法包括溶剂法、研磨混合法、熔融混合法中的任意一种。

20、进一步优选的，所述溶剂法包括以下步骤：

21、将塑晶与锂盐混合形成的导锂混合物，将导锂混合物溶解于溶剂，加入硫化物电解质进行包覆，搅拌后，通过旋蒸除去溶剂，真空烘干后，制得复合电解质。

22、优选的，所述溶剂包括乙酸乙酯、丁酸丁酯、异丁酸异丁酯、环己烷、正庚烷、对二甲苯中的至少一种。

23、优选的，所述导锂混合物的状态包括液体、固态、半凝固态中的任意一种。

24、本发明的第三方面提供一种全固态锂离子电池。

25、具体的，所述全固态锂离子电池包括第一方面提供的复合电解质。

26、相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

27、本发明将含有塑晶的导锂混合物包覆硫化物电解质制备复合电解质，并通过控制塑晶与锂盐的质量比为2～12：1以及硫化物电解质与导锂混合物的质量比为1～20：1。制得的复合电解质在正极侧，可提升硫化物与正极活性物质的接触效果，提升传质效率，并进一步提升正极的首效，提升首圈放电容量；在负极侧，可降低硫化物的不耐还原副反应，提升石墨负极的倍率性能。并且本发明通过复合电解质制备的固态电池在高温时的结构稳定性高；本发明的制备方法，工艺简单，可兼容传统锂离子电池工艺设备，利于大规模生产。

技术特征：

1.一种复合电解质，其特征在于，所述复合电解质包括导锂混合物和硫化物电解质；

2.根据权利要求1所述的复合电解质，其特征在于，所述塑晶包括p12fsi、p12tfsi、pp12fsi、pp12tfsi、pp11fsi、pp22fsi、pp23fsi、pp11tfsi、pp22tfsi、pp23tfsi中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的复合电解质，其特征在于，所述塑晶占复合电解质总质量的5～95％。

4.根据权利要求1所述的复合电解质，其特征在于，所述锂盐包括litfsi、lifsi、li(cf3so2)3c、lic4f9so3、lin(so2cf2cf3)2、lib(c2o4)2、libf4、libf3(c2f5)、liscn、lin(cn)2、lidfob、liodfb、lin(so2f)2、licf3so3、liclo4、liasf6、lisbf6中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的复合电解质，其特征在于，所述硫化物电解质包括li3ps4、li4p2s6或li7-aps6-axa中的至少一种；其中x为cl、br、i中的至少一种，a的取值为0.5～2。

6.根据权利要求1所述的复合电解质，其特征在于，所述硫化物电解质与导锂混合物的质量比为1～20：1。

7.权利要求1至6中任一项所述的复合电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述包覆的方法包括溶剂法、研磨混合法、熔融混合法中的任意一种。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述导锂混合物的状态包括液体、固态、半凝固态中的任意一种。

10.一种全固态锂离子电池，其特征在于，所述全固态锂离子电池包括权利要求1至6中任一项所述的复合电解质。

技术总结本发明涉及锂电池技术领域，具体公开了一种复合电解质及其制备方法和全固态锂离子电池。复合电解质包括导锂混合物和硫化物电解质；导锂混合物包覆硫化物电解质；导锂混合物包括塑晶和锂盐；塑晶与锂盐的质量比为2～12：1。本发明将含有塑晶的导锂混合物包覆硫化物电解质制备复合电解质，并通过控制塑晶与锂盐的质量比为2～12：1。制得的复合电解质在正极侧，可提升硫化物与正极活性物质的接触效果，提升传质效率，并进一步提升正极的首效，提升首圈放电容量；在负极侧，可降低硫化物的不耐还原副反应，提升石墨负极的倍率性能。技术研发人员：陈伊麦,孙振,罗明受保护的技术使用者：高能时代（深圳）新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17