【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池，具体而言，涉及一种固态电解质及其制备方法、固态电池及其制备方法。
技术介绍
1、随着大型储能装置的发展，对固态电池的安全性需求更为严格。跟液态电池相比，全固态电池由于其具有更高的能量密度，更长的货架期，并且由于其避免了液体电解质泄漏和易燃性的风险等特性，而更受到实际应用时选择的青睐。
2、在当前的全固态电池研究中，固态电解质的电导率及其与电极的界面相容性是决定固态电池电化学性能的两个关键因素。硫化物电解质具有更优的离子电导率，但是其与电极材料的界面接触不稳定，限制了其实际应用。因此，开发一种离子电导率高且具有较好界面稳定性的硫化物电解质，对于全固态电池产业化具有重要意义。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种固态电解质及其制备方法、固态电池及其制备方法。本专利技术固态电解质的硫化物层，用以提供机械强度并抑制锂枝晶的生长；复合电解质层一方面形成柔性的界面，保证与正极极片良好的界面接触，另一方面形成连续的离子传输通道，保证优异的离子电导率。
2、为此，本专利技术的第一目的在于提供一种固态电解质。
3、本专利技术的第二目的在于提供一种固态电解质的制备方法。
4、本专利技术的第三目的在于提供一种固态电池。
5、本专利技术的第四目的在于提供一种固态电池的制备方法。
6、为实现本专利技术的第一目的，本专利技术的技术方案提供了一种固态电解质，固态电解质具有层状结构，固态电解质包括：硫化物
7、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：相关技术中，一般是通过在硫化物电解质与电极材料之间增设缓冲层，以改善硫化物电解质与电极材料的界面接触不稳定。缓冲层仅作为物理隔离层，起到改善界面接触的作用。但是缓冲层的离子电导率跟硫化物电解质相比较低，缓冲层作为单独的隔离层引入会降低电解质整体的离子电导率从而影响电池整体电化学性能。本专利技术固态电解质为包括至少两层的层状结构，其中，一层为纯硫化物层，包括硫化物电解质；另一层为复合电解质层，包括具有多孔结构的硫化物电解质和在其多孔结构中的聚合物。硫化物层用以提供机械强度并抑制锂枝晶的生长；复合电解质层一方面形成柔性的界面，保证与正极极片良好的界面接触，另一方面形成连续的离子传输通道，保证优异的离子电导率。
8、在本专利技术的一个技术方案中，硫化物层位于负极侧，复合电解质层位于正极侧。
9、由于硫化物层紧邻负极，可以有效抑制锂枝晶的生长，这是保持电池安全运行的关键因素。硫化物电解质自身高的机械强度有助于形成稳定的界面，从而减少锂枝晶穿透电解质层的风险，尤其是在高能量密度应用中。
10、置于正极侧的复合电解质层由硫化物电解质骨架和聚合物填充物组成，能够在保持高离子电导率的同时，提供足够的柔韧性以适应正极的表面不规则性。这样不仅增强了电极与电解质的接触质量，还有助于提高整体电池的能量输出和循环稳定性。
11、在本专利技术的一个技术方案中，复合电解质层与硫化物层的厚度之比为0.2-2.5。
12、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术通过控制硫化物层与复合电解质层的厚度比例，确保整体电解质具有更高的离子电导率和良好的机械强度，同时能够有效抑制锂枝晶的生长。硫化物电解质层通常具有较高的机械强度，能够提供必要的物理支撑，防止电池结构在循环过程中发生损坏。而复合电解质层则包含了柔性的聚合物，这有助于形成与电极材料的良好接触，减少界面阻抗，从而提高电池的整体性能。
13、在本专利技术的一个技术方案中，硫化物电解质包括li10gep2s12类、thio-lisicon类、li2s-p2s5类、硫银锗矿类、li2sp2s5-lix类和li2s-p2s5-x2类中的至少一种；其中，x包括br、i中的至少一种。
14、通过精选的硫化物电解质混合物，可以实现在固态电解质中的高离子传输性能，这对于提升电池的总体能量效率至关重要。选用的硫化物电解质具有更高的化学和热稳定性，有助于减少电池运行中的热失控风险。其中，li10gep2s12类是高性能的固态电解质，具有较高的离子导电性；thio-lisicon类具有良好的化学稳定性和电化学稳定性，适合用于高压应用；li2s-p2s5类这种电解质提供了优异的热稳定性和较低的电阻；硫银锗矿类、li2sp2s5-lix(x＝br，i)类和li2s-p2s5-x2(x＝br，i)类，这些电解质通过引入其他元素(如br和i)来调整离子传输路径和电化学性能。
15、在本专利技术的一个技术方案中，聚合物填充物包括聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚三(乙二醇)二丙烯酸酯中的至少一种。
16、聚合物填充物的使用不仅增加了电解质的柔韧性，也提高了其在物理应力下的耐用性，有助于电池长时间保持高性能。其中，聚乙二醇甲基丙烯酸酯和聚乙二醇二丙烯酸酯，这些材料提供了良好的电解质与电极间的粘接性能，有助于保持电池在充放电过程中的结构完整性；聚二缩三丙二醇二丙烯酸酯和聚三(乙二醇)二丙烯酸酯增加了电解质层的机械强度，使电池能够承受更高的物理压力而不损坏。
17、为实现本专利技术的第二目的，本专利技术的技术方案提供了一种固态电解质的制备方法，制备如上述任一技术方案的固态电解质，制备方法包括：
18、s100、将硫化物电解质粉末置于模具中，进行第一次压制，得到第一电解质层；
19、s200、将硫化物电解质粉末、造孔剂混合均匀，得到混合粉末，将混合粉末置于包括第一电解质层的模具中，进行第二次压制，得到坯体；
20、s300、对坯体烧结处理，得到烧结体；
21、s400、将聚合物前驱体施加于烧结体，进行固化处理，获得固态电解质。
22、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术固态电解质的制备方法通过预压制-压制-烧结-准备聚合物前驱体溶液-固化处理，即可得到固态电解质；通过预压制后再压制，获得的固态电解质均匀，避免了使用粘结剂，且预压制和压制过程中的粉末质量比例方便调控；在烧结后进行固化处理，便于对固化处理时前驱体溶液加入质量的调控，以实现对固态电解质的性能进行调控，制备方法简单，各步骤之间既关联紧密，又具有可调控的空间，有助于固态电解质实现大规模生产。
23、在本专利技术的一个技术方案中，造孔剂的升华或热分解温度不高于200℃。
24、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术通过在s200中将造孔剂与硫化物电解质粉末共混，并置于第一电解质层的模具中，依次进行压制、烧结，造孔剂在烧结升华后，得到一侧包括多孔结构的硫化物固态电解质。在烧结过程中，当造孔剂的升华温度高于200℃时，则需要较高的烧结温度，将坯体中的造孔剂彻底去除，而较高的烧结温度能耗高，不利于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种固态电解质，所述固态电解质具有层状结构，其特征在于，所述固态电解质包括：硫化物层、复合电解质层，所述硫化物层设于所述复合电解质层的一侧；
2.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述硫化物层位于负极侧，所述复合电解质层位于正极侧。
3.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述复合电解质层与所述硫化物层的厚度之比为0.2-2.5。
4.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述硫化物电解质包括Li10GeP2S12类、Thio-LISICON类、Li2S-P2S5类、硫银锗矿类、Li2SP2S5-LiX类和Li2S-P2S5-X2类中的至少一种；
5.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述聚合物填充物包括聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚三(乙二醇)二丙烯酸酯中的至少一种。
6.一种固态电解质的制备方法，用于制备如权利要求1-5中任一项所述的固态电解质，其特征在于，所述制备方法包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，>
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
11.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
12.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物前驱体包括聚合物单体、引发剂和锂盐；
13.一种固态电池，其特征在于，包括：正极活性材料、负极活性材料以及如权利要求1-5中任一项所述的固态电解质；
14.根据权利要求13所述的固态电池，其特征在于，所述固态电解质的硫化物层位于负极侧，所述固态电解质的复合电解质层位于正极侧。
15.一种固态电池的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求13所述的固态电池，其特征在于，所述制备方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种固态电解质，所述固态电解质具有层状结构，其特征在于，所述固态电解质包括：硫化物层、复合电解质层，所述硫化物层设于所述复合电解质层的一侧；
2.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述硫化物层位于负极侧，所述复合电解质层位于正极侧。
3.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述复合电解质层与所述硫化物层的厚度之比为0.2-2.5。
4.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述硫化物电解质包括li10gep2s12类、thio-lisicon类、li2s-p2s5类、硫银锗矿类、li2sp2s5-lix类和li2s-p2s5-x2类中的至少一种；
5.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述聚合物填充物包括聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚三(乙二醇)二丙烯酸酯中的至少一种。
6.一种固态电解质的制备方法，用于制备如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：高天天，彭军，刘继康，李慧皓，冯道言，
申请(专利权)人：宁波容百新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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