CN114050309A - 全固态锂离子电池、制备方法和电子装置 - Google Patents

全固态锂离子电池、制备方法和电子装置 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种全固态锂离子电池、制备方法和电子装置，其中，全固态锂离子电池包括钼层、固态电解质层和负极集流体层，固态电解质层设置在钼层和负极集流体层之间并直接与钼层和负极集流体层邻接。这种全固态锂离子电池包含钼层、固态电解质层和负极集流体层即可实现充放电性能，与现有技术相比，省去了正极活性材料层和负极活性材料层的沉积，制备流程少、工艺简单且生产成本低。

Description

全固态锂离子电池、制备方法和电子装置
技术领域
本申请涉及显示技术领域，特别涉及一种全固态锂离子电池、制备方法和电子装置。
背景技术
近年来，商用液态锂离子电池在电子产品、电动汽车等方面屡次出现严重的安全事故，其危险根源是液态锂离子电池内部的液态电解质中的有机成分。现有技术通过在液态锂离子电池中添加阻燃剂、采用耐高温陶瓷隔膜、优化内部结构等措施在一定程度上提高了液态锂离子电池的安全性，但无法从根源上消除安全隐患。因此，采用不易燃的固态电解质替代易燃的液态电解质成为提高锂离子电池的安全性及可靠性的有效途径。但是，包含固态电解质的全固态锂离子电池的制备流程多且工艺复杂。
发明内容
本申请实施例提供了一种全固态锂离子电池、制备方法和电子装置，以解决全固态锂离子电池的制备流程多且工艺复杂的问题。为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案如下：
第一方面，本申请提供了一种全固态锂离子电池，其包括钼层、固态电解质层和负极集流体层，所述固态电解质层设置在所述钼层和所述负极集流体层之间并直接与所述钼层和所述负极集流体层邻接。
在本申请的一些实施例中，全固态锂离子电池包括在基板上依次设置的正极集流体层、正极活性材料层、固态电解质层、负极集流体层、固态电解质层和钼层。
在本申请的一些实施例中，全固态锂离子电池包括在基板上依次设置的正极集流体层、正极活性材料层、固态电解质层、负极活性材料层、负极集流体层、固态电解质层和钼层。
在本申请的一些实施例中，全固态锂离子电池包括在基板上依次设置的负极集流体层、固态电解质层、钼层、固态电解质层和负极集流体层。
在本申请的一些实施例中，全固态锂离子电池包括在基板上依次设置的钼层、固态电解质层、负极集流体层、固态电解质层和钼层。
在本申请的一些实施例中，所述固态电解质层在每次出现时各自独立地选自锂磷氧氮(LPON)、聚(环氧乙烷)、Li7La3Zr2O12、Li2S-P2S5、含锂玻璃陶瓷、Li10GeP2S12、Li10SnP2S12和LixSiPONy中的任一种，且1.0≤x≤1.5，1.0≤y≤3.0。
在本申请的一些实施例中，所述固态电解质层包括LixSiPONy，1.0≤x≤1.5，1.0≤y≤3.0。
在本申请的一些实施例中，所述负极集流体层在每次出现时各自独立地选自铜、镍、钛及其合金中的一种。
在本申请的一些实施例中，所述正极集流体层包括钼、铝及其合金中的一种。
在本申请的一些实施例中，所述负极活性材料层包括天然石墨、人造石墨、中间相微碳球、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、硅-氮化合物、硅-氧化合物、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO2、钛酸锂、Li-Al合金和金属锂中的一种。
在本申请的一些实施例中，所述正极活性材料层包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂、钛酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂中的一种。
在本申请的一些实施例中，所述钼层的厚度为10nm-10μm，所述固态电解质层的厚度为1nm-10μm，所述负极集流体层的厚度为10nm-10μm。
在本申请的一些实施例中，所述负极活性材料层的厚度为10nm-10μm。
在本申请的一些实施例中，所述正极活性材料层的厚度为10nm-10μm，所述正极集流体层的厚度为10nm-10μm。
第二方面，本申请提供了一种前述任一实施例所述的全固态锂离子电池的制备方法，其包括在基板上依次形成各个层。
在本申请的一些实施例中，所述固态电解质层为LixSiPONy，所述固态电解质层通过将SiNy靶材和LixPO3靶材进行共溅射沉积形成，1.0≤x≤1.5，1.0≤y≤3.0。
第三方面，本申请提供了一种电子装置，其包括前述任一实施例所述的全固态锂离子电池。
本申请实施例的有益效果：
本申请提供了一种全固态锂离子电池、制备方法和电子装置，其中，全固态锂离子电池包括钼层、固态电解质层和负极集流体层，固态电解质层设置在钼层和负极集流体层之间并直接与钼层和负极集流体层邻接。这种全固态锂离子电池包含钼层、固态电解质层和负极集流体层即可实现充放电性能，与现有技术相比，省去了正极活性材料层和负极活性材料层的沉积，制备流程少、工艺简单且生产成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本申请一些实施例的全固态锂离子电池的结构示意图；
图2为本申请另一些实施例的全固态锂离子电池的结构示意图；
图3为本申请再一些实施例的全固态锂离子电池的结构示意图；
图4为本申请再一些实施例的全固态锂离子电池的结构示意图；
图5为本申请再一些实施例的全固态锂离子电池的结构示意图；
图6为本申请实施例1的全固态锂离子电池的循环伏安法(CV)曲线图；
图7为本申请实施例1的全固态锂离子电池的充放电曲线图；
图8为本申请实施例1的全固态锂离子电池的容量与循环圈数的关系图；
图9为本申请实施例3的全固态锂离子电池的电化学阻抗谱图。
具体实施方式的附图标记：
100-全固态锂离子电池；
10-钼层，20-固态电解质层，30-负极集流体层，40-正极活性材料层，50-正极集流体层，60-负极活性材料层。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
第一方面，如图1所示，本申请提供了一种全固态锂离子电池100，其包括钼层10、固态电解质层20和负极集流体层30，固态电解质层20设置在钼层10和负极集流体层30之间并直接与钼层10和负极集流体层邻接。上述“邻接”是指相邻且接触。
虽然机理尚不明确，但本申请人经大量研究意外地发现，本申请选用钼层10作为正极集流体层使用时，钼层10和固态电解质层20在沉积形成过程中，钼层10和固态电解质层20中间会形成一层类似氧化层的结构，可以代替传统意义中的正极活性材料层的作用。这样，全固态锂离子电池中“无Li无正极活性材料层”，包括钼层10、固态电解质层20和负极集流体层30三层薄膜结构即可实现充放电性能，与现有技术相比，省去了正极活性材料层和负极活性材料层的沉积。由此，全固态锂离子电池的制备流程更少、制备工艺更简单且生产成本更低。需要说明的是，上述的“无Li”是指无金属Li做负极。
示例性地，在一些实施例中，全固态锂离子电池由钼层10、固态电解质层20和负极集流体层30组成。可以理解，全固态锂离子电池100仅含有钼层10、固态电解质层20和负极集流体层30即可实现充放电性能。
在本申请的一些实施例中，如图2所示，全固态锂离子电池100包括在基板(未图示)上依次设置的正极集流体层50、正极活性材料层40、固态电解质层20、负极集流体层30、固态电解质层20和钼层10。上述两层“固态电解质层20”可以相同或不同。这样，钼层10、固态电解质层20和负极集流体层30实现了充放电性能，另一固态电解质层20、正极活性材料层40和正极集流体层50的设置，能够有效提升全固态锂离子电池100的充放电容量。由此，在实现充放电性能的同时，有效提高了全固态锂离子电池100的充放电容量。
在本申请的一些实施例中，如图3所示，全固态锂离子电池100包括在基板上依次设置的正极集流体层50、正极活性材料层40、固态电解质层20、负极活性材料层60、负极集流体层30、固态电解质层20和钼层10。上述两层“固态电解质层20”可以相同或不同。这样，钼层10、固态电解质层20和负极集流体层30实现了充放电性能，负极活性材料层60、另一固态电解质层20、正极活性材料层40和正极集流体层50的设置，能够有效提升全固态锂离子电池100的充放电容量。由此，在实现充放电性能的同时，有效提高了全固态锂离子电池100的充放电容量。
在本申请的一些实施例中，如图4所示，全固态锂离子电池100包括在基板上依次设置的负极集流体层30、固态电解质层20、钼层10、固态电解质层20和负极集流体层30。上述两层“负极集流体层30”可以相同或不同，两层“固态电解质层20”可以相同或不同。这样，钼层10两侧的固态电解质层20，与钼层10之间分别形成一层类似氧化层的结构，从而使全固态锂离子电池100实现了充放电性能。还能够提高全固态锂离子电池100的充放电容量。
在本申请的一些实施例中，如图5所示，全固态锂离子电池100包括在基板上依次设置的钼层10、固态电解质层20、负极集流体层30、固态电解质层20和钼层10。上述两层“钼层10”可以相同或不同，两层“固态电解质层20”可以相同或不同。这样，负极集流体层30两侧的钼层10和固态电解质层20之间分别形成一层类似氧化层的结构，从而使全固态锂离子电池100实现了充放电性能。还能够提高全固态锂离子电池100的充放电容量。
本申请对全固态锂离子电池中的固态电解质层的材料没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，固态电解质层在每次出现时各自独立地选自锂磷氧氮、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3、Li7La3Zr2O12、Li2S-P2S5、含锂玻璃陶瓷、Li10GeP2S12、Li10SnP2S12和LixSiPONy中的任一种，且1.0≤x≤1.5，1.0≤y≤3。可以理解，同一全固态锂离子电池中各个固态电解质层可以相同或不同。
优选地，固态电解质层包括LixSiPONy，1.0≤x≤1.5，1.0≤y≤3。选用LixSiPONy用作固态电解质层，更利于提高全固态锂离子电池的离子电导率，进而提高全固态锂离子电池的容量、倍率性能和循环性能。
在本申请的一些实施例中，负极集流体层在每次出现时各自独立地选自铜、镍、钛及其合金中的一种。上述材料的选用，更利于提高全固态锂离子电池的充放电性能。
在本申请的一些实施例中，正极集流体层包括钼、铝及其合金中的一种。上述材料的选用，更利于提高全固态锂离子电池的充放电性能。
在本申请的一些实施例中，负极活性材料层包括天然石墨、人造石墨、中间相微碳球、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、硅-氮化合物、硅-氧化合物、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO2、钛酸锂、Li-Al合金和金属锂中的一种。上述材料的选用，更利于提高全固态锂离子电池的充放电容量。
在本申请的一些实施例中，正极活性材料层包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂、钛酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂中的一种。上述材料的选用，更利于提高全固态锂离子电池的充放电容量。
在本申请的一些实施例中，钼层的厚度为10nm-10μm。当钼层的厚度小于10nm时，钼层厚度太薄，不利于实现全固态锂离子电池的充放电性能；当钼层的厚度大于10μm时，钼层的厚度太厚，会造成全固态锂离子电池的生产成本的增加。将钼层的厚度调控在上述范围内，更利于实现全固态锂离子电池的充放电性能，也能够降低全固态锂离子电池的生产成本。
在本申请的一些实施例中，固态电解质层的厚度为1nm-10μm，优选为600nm-800nm。当固态电解质层的厚度小于1nm时，固态电解质层厚度太薄，不利于实现锂离子电池的充放电性能；当固态电解质层的厚度大于10μm时，固态电解质层的厚度太厚，会影响锂离子在全固态锂离子电池中的传输行为，降低全固态锂离子电池的容量，也将增加全固态锂离子电池的成本。将固态电解质层的厚度调控在上述范围内，更利于实现全固态锂离子电池的充放电性能，也能够提高全固态锂离子电池的离子电导率、降低全固态锂离子电池的生产成本。
在本申请的一些实施例中，负极集流体层的厚度为10nm-10μm，优选为200nm-400nm。当负极集流体层的厚度小于10nm时，负极集流体层的厚度太薄，不利于实现全固态锂离子电池的充放电性能；当负极集流体层的厚度大于10μm时，负极集流体层的厚度太厚，将影响全固态锂离子电池的能量密度，提高其生产成本。将负极集流体层的厚度调控在上述范围内，更利于实现全固态锂离子电池的充放电性能，降低全固态锂离子电池的生产成本。
在本申请的一些实施例中，负极活性材料层的厚度为10nm-10μm。将负极活性材料层的厚度调控在上述范围内，更利于提高全固态锂离子电池的充放电容量。
在本申请的一些实施例中，正极活性材料层的厚度为10nm-10μm。将正极活性材料层的厚度调控在上述范围内，更利于提高全固态锂离子电池的充放电容量。
在本申请的一些实施例中，正极集流体层的厚度为10nm-10μm。将正极集流体的厚度调控在上述范围内，更利于实现全固态锂离子电池的充放电性能，降低全固态锂离子电池的生产成本。
第二方面，本申请提供了一种前述任一实施例所述的全固态锂离子电池的制备方法，其包括在基板上依次形成各个层。
在本申请的一些实施例中，制备如图1所示的全固态锂离子电池100的方法，包括以下步骤：(1)在基板上形成厚度为10nm-10μm的钼层10，再采用光刻工艺，得到图形化的钼层10；(2)在图形化的钼层10上形成厚度为1nm-10μm的固态电解质层20；(3)在固态电解质层20上形成厚度为10nm-10μm的负极集流体层30；(4)封装。
或者，在另一些实施例中，制备如图1所示的全固态锂离子电池的方法，包括以下步骤：(1’)在基板上形成厚度为10nm-10μm的负极集流体层30，再采用光刻工艺，得到图形化的负极集流体30；(2’)在图形化的负极集流体层30上形成厚度为1nm-10μm的固态电解质层20；(3’)在固态电解质层20上形成厚度为10nm-10μm的钼层10；(4’)封装。
在本申请的一些实施例中，制备如图2所示的全固态锂离子电池100的方法，包括以下步骤：(i)在基板上形成厚度为10nm-10μm的正极集流体层50，再采用光刻工艺，得到图形化的正极集流体层50；(ii)在图形化的正极集流体层50上形成厚度为10nm-10μm的正极活性材料层40；(iii)在正极活性材料层40上形成厚度为1nm-10μm的固态电解质层20；(iv)在固态电解质层20上形成厚度为10nm-10μm的负极集流体层30；(v)在负极集流体层30上形成厚度为1nm-10μm的固态电解质层20；(vi)在固态电解质层20上形成厚度为10nm-10μm的钼层10；(vii)封装。
在本申请的一些实施例中，制备如图3所示的全固态锂离子电池100的方法，包括以下步骤：(a)在基板上形成厚度为10nm-10μm的正极集流体层50，再采用光刻工艺，得到图形化的正极集流体层50；(b)在图形化的正极集流体层50上形成厚度为10nm-10μm的正极活性材料层40；(c)在正极活性材料层40上形成厚度为1nm-10μm的固态电解质层20；(d)在固态电解质层20上形成厚度为10nm-10μm的负极活性材料层60；(e)在负极活性材料层60上形成厚度为10nm-10μm的负极集流体层30；(f)在负极集流体30上形成厚度为1nm-10μm的固态电解质层20；(g)在固态电解质层20上形成厚度为10nm-10μm的钼层10；(h)封装。
在本申请的一些实施例中，制备如图4所示的全固态锂离子电池100的方法，包括以下步骤：(I)在基板上形成厚度为10nm-10μm的负极集流体层30，再采用光刻工艺，得到图形化的负极集流体层30；(II)在图形化的负极集流体层30上形成厚度为1nm-10μm的固态电解质层20；(III)在固态电解质层20上形成厚度为10nm-10μm的钼层10；(IV)在钼层10上形成厚度为形成厚度为1nm-10μm的固态电解质层20；(V)在固态电解质层20上形成厚度为10nm-10μm的负极集流体层30；(VI)封装。
在本申请的一些实施例中，制备如图5所示的全固态锂离子电池100的方法，包括以下步骤：(I’)在基板上形成厚度为10nm-10μm的钼层10，再采用光刻工艺，得到图形化的钼层10；(II’)在图形化的钼层10上形成厚度为1nm-10μm的固态电解质层20；(III’)在固态电解质层20上形成厚度为10nm-10μm的负极集流体层30；(IV’)在负极集流体层30上形成厚度为形成厚度为1nm-10μm的固态电解质层20；(V’)在固态电解质层20上形成厚度为10nm-10μm的钼层10；(VI’)封装。
本申请对基板的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，基板可以包括玻璃、陶瓷、硅片、塑料或金属片等。
在本申请中，对在基板上依次形成各个层的方法没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，可以包括真空热蒸镀法、磁控溅射法、电沉积法、脉冲激光沉积法或原子层沉积法等。
本申请对上述封装的方法没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。
在本申请中，固态电解质层在每次出现时各自独立地选自锂磷氧氮、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3、Li7La3Zr2O12、Li2S-P2S5、含锂玻璃陶瓷、Li10GeP2S12、Li10SnP2S12和LixSiPONy中的任一种，且1.0≤x≤1.5，1.0≤y≤3。
优选地，固态电解质层为LixSiPONy，固态电解质层通过将SiNy靶材和LixPO3靶材进行共溅射沉积形成，1.0≤x≤1.5，1.0≤y≤3。通过SiNy靶材和LixPO3靶材进行共溅射沉积形成的固态电解质层LixSiPONy，具有较高的N掺杂浓度，同时含有一定量的硅，实现了N和Si的共掺，能够有效提高固态电解质层的离子电导率，这样，全固态锂离子电池的离子电导率得到有效提高，从而使全固态锂离子电池的容量、倍率性能和循环性能得以改善。并且，现有技术中，往往用氮气(N2)作为反应气体与固态电解质反应来实现固态电解质中N的掺杂。而N2自身为惰性气体，化学性质很不活泼，作为反应气体时电离困难，因此需要通入大量的N2来提高固态电解质中N的掺杂浓度。但是，生产用的N2中含有杂质，通入N2的含量增大，固态电解质层中的杂质含量也随之增多，并且也会给全固态锂离子电池中的其他膜层带来杂质。通过上述制备方法制得的全固态锂离子电池，能够有效避免N2所引入的杂质，从而得到纯度更高的全固态锂离子电池，进而提高全固态离子电池的电化学性能。
其中，LixPO3靶材中1.0≤x≤1.5，SiNy靶材中1.0≤y≤3。通过将x和y的值控制在上述范围内，能够调整Li、Si和N的元素比例，使全固态锂离子电池的离子电导率得到有效提高，从而使全固态锂离子电池的容量、倍率性能和循环性能得以改善。
在本申请的一些实施例中，SiNy靶材的沉积功率P1满足：0W＜P1≤1000W，LixPO3靶材的沉积功率P2满足：50W≤P2≤300W。通过将SiNy靶材的沉积功率P1和LixPO3靶材的沉积功率P2调控在上述范围内，能够调整Li、Si和N的元素比例，使全固态锂离子电池的离子电导率得到有效提高，从而使全固态锂离子电池的容量、倍率性能和循环性能得以改善。
示例性地，在一些实施例中，将SiNy靶材和LixPO3靶材进行共溅射沉积时，将SiNy靶材的沉积功率P1确定为一个恒定数值，对LixPO3靶材的沉积功率P2进行调整，以此来调控Li、Si和N的元素比例。在另一些实施例中，将SiNy靶材和LixPO3靶材进行共溅射沉积时，将LixPO3靶材的沉积功率P2确定为一个恒定数值，对SiNy靶材的沉积功率P1进行调整，以此来调控Li、Si和N的元素比例。
在本申请的一些实施例中，LixPO3靶材的加载电压恒定，SiNy靶材的加载电压为脉冲模式，脉冲频率为0.5Hz-10Hz。通过将SiNy靶材的加载电压调控在上述范围内，能够调整LiN的元素比例，使全固态锂离子电池的离子电导率得到有效提高，从而使全固态锂离子电池的容量、倍率性能和循环性能得以改善。
第三方面，本申请提供了一种电子装置，其包括前述任一实施例所述的全固态锂离子电池。
本申请的电子装置没有特别限制，其可以包括但不限于以下种类：笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池、锂离子电容器和传感器等。本申请的电子装置还包括：微机电系统(MEMS)器件、生物医学器件和互联网交互器件。例如，心脏起搏器、生物芯片、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器和气体感应器等。
本申请中所用的术语一般为本领域技术人员常用的术语，如果与常用术语不一致，以本申请中的术语为准。
以下，举出实施例及对比例来对本申请的实施方式进行更具体地说明。
实施例1
<全固态锂离子电池的制备>
采用磁控溅射法在玻璃上沉积Mo形成厚度为200nm的钼层，再采用光刻工艺，得到图形化的钼层；
在氩气流量为40sccm、N2流量为5sccm的条件下采用磁控溅射法在图形化的钼层上沉积LiPO3形成厚度为700nm的固态电解质层LPON；
采用磁控溅射法在固态电解质层上沉积Cu形成厚度为300nm的负极集流体层；
封装即得到如图1所示的全固态锂离子电池。
实施例1的全固态锂离子电池的CV曲线如图6所示，充放电曲线图如图7所示，容量与循环圈数的关系图如图8所示。
实施例2
<全固态锂离子电池的制备>
采用磁控溅射法在玻璃上沉积Mo形成厚度为200nm的正极集流体层，再采用光刻工艺，得到图形化的正极集流体层；
采用磁控溅射法在图形化的正极集流体层上沉积钴酸锂形成厚度为500nm的正极活性材料层；
采用磁控溅射法在正极活性材料层上沉积锂磷氧氮形成厚度为700nm的固态电解质层；
采用磁控溅射法在固态电解质层上沉积Cu形成厚度为300nm的负极集流体层；
在氩气流量为40sccm、N2流量为5sccm的条件下采用磁控溅射法在负极集流体层上沉积LiPO3形成厚度为700nm的固态电解质层LPON；
采用磁控溅射法在固态电解质层上沉积Mo形成厚度为200nm的钼层；
封装即得到如图2所示的全固态锂离子电池。
实施例3
<全固态锂离子电池的制备>
除了在图形化的钼层上通过将SiN靶材和LiPO3靶材进行共溅射沉积形成厚度为700nm的固态电解质层LiSiPON，其中，SiN靶材的沉积功率P1＝10W，LiPO3靶材的沉积功率P2＝200W；在固态电解质层上沉积Cu以外，其余与实施例1相同。
各实施例的性能测试方法及设备：
CV曲线的测试：
采用电化学工作站(生产厂商：美国Gamry，产品型号：1010E)进行测试。
充放电性能测试：
采用电化学工作站(生产厂商：美国Gamry，产品型号：1010E)进行测试。
在常温下，对各实施例的全固态锂离子电池以200μA的电流恒流充电至充电截止电压5V，再以200μA的电流恒流放电至放电截止电压1V。按照上述步骤重复充放电，可得到充放电曲线。
放电容量测试：
采用电化学工作站(生产厂商：美国Gamry，产品型号：1010E)进行测试。
在常温下，对各实施例的全固态锂离子电池以200μA的电流恒流充电至充电截止电压5V，再以200μA的电流恒流放电至放电截止电压1V。按照上述步骤重复充放电，可得到容量与循环圈数的关系图，从图中可读出放电容量。
容量保持率的测试：
在常温下，对各实施例的全固态锂离子电池以200μA的电流恒流充电至充电截止电压5V，再以200μA的电流恒流放电至放电截止电压1V，记录第一次放电容量为D01。按照上述操作步骤重复充放电10次，记录第10次充放电后的放电容量为D10。
容量保持率(％)＝D10/D01×100％。
离子电导率测试：
采用电化学工作站(生产厂商：美国Gamry，产品型号：1010E)进行测试，得到电化学阻抗谱图，电化学阻抗谱图中的横轴表示阻抗实部、纵轴表示阻抗虚部。
根据电化学阻抗谱图计算离子电导率，离子电导率＝d/Z/A。其中，d是固态电解质层的厚度，Z为复阻抗在虚部取最小值时的频率值下对应的实部值，A是固态电解质层与正极活性材料层或负极活性材料层接触部分的面积。
实施例1中，由钼层、固态电解质层和负极集流体层组成的全固态锂离子电池。采用CV曲线测试得到如图6所示的CV曲线，其中，a曲线表示第一次充放电循环，b曲线表示第二次充放电循环，c曲线表示第三次充放电循环。在图6的CV曲线中，2V和3V处均有较明显的氧化峰，2.5V附近有较明显的还原峰，说明全固态锂离子电池在测试过程具有氧化还原反应，与其它具有充放电性能的电池的CV特性具有一致性，表明实施例1的全固态锂离子电池实现了充放电性能，具有重复充放电功能。图7示出了实施例1的全固态锂离子电池的第1次充放电和第10次充放电曲线图，其中，01曲线表示第1次充电曲线，01’曲线表示第1次放电曲线，10曲线表示第10次充电曲线，10’曲线表示第10次放电曲线。可以看出，全固态锂离子电池第10次的充放电曲线非常接近第1次的充放电曲线，表明本申请的全固态锂离子电池能够稳定进行充放电循环。根据充放电曲线可以得到如图8所示的全固态锂离子电池容量与循环圈数的关系图，可以看出，实施例1的全固态锂离子电池的首圈放电容量约达到400nAh，充放电10圈后放电容量保持率大于85％，表明本申请的全固态锂离子电池具有良好的放电容量和容量保持率。
实施例2的全固态锂离子电池，在实施例1的全固态锂离子电池的基础上，增加了正极集流体层、正极活性材料层和固态电解质层，能够具有更高的充放电容量。
选用LixSiPONy用作固态电解质层时，全固态锂离子电池的离子电导率随着Li、Si和N的元素比例的变化而变化。x和y在本申请范围内的全固态锂离子电池，具有更好的离子电导率。例如，实施例3的全固态锂离子电池中，选用LiSiPON用作固态电解质层，其离子电导率如图9所示，能达到5.56×10-7S/cm，具有较高的离子电导率，进而具有较高的容量、倍率性能和循环性能。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

Claims (17)

1.一种全固态锂离子电池，其包括钼层、固态电解质层和负极集流体层，所述固态电解质层设置在所述钼层和所述负极集流体层之间并直接与所述钼层和所述负极集流体层邻接。
2.根据权利要求1所述的全固态锂离子电池，其包括在基板上依次设置的正极集流体层、正极活性材料层、固态电解质层、负极集流体层、固态电解质层和钼层。
3.根据权利要求1所述的全固态锂离子电池，其包括在基板上依次设置的正极集流体层、正极活性材料层、固态电解质层、负极活性材料层、负极集流体层、固态电解质层和钼层。
4.根据权利要求1所述的全固态锂离子电池，其包括在基板上依次设置的负极集流体层、固态电解质层、钼层、固态电解质层和负极集流体层。
5.根据权利要求1所述的全固态锂离子电池，其包括在基板上依次设置的钼层、固态电解质层、负极集流体层、固态电解质层和钼层。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的全固态锂离子电池，其中，所述固态电解质层在每次出现时各自独立地选自锂磷氧氮、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3、Li7La3Zr2O12、Li2S-P2S5、含锂玻璃陶瓷、Li10GeP2S12、Li10SnP2S12和LixSiPONy中的任一种，且1.0≤x≤1.5，1.0≤y≤3。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的全固态锂离子电池，其中，所述固态电解质层包括LixSiPONy，1.0≤x≤1.5，1.0≤y≤3。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的全固态锂离子电池，其中，所述负极集流体层在每次出现时各自独立地选自铜、镍、钛及其合金中的一种。
9.根据权利要求2或3所述的全固态锂离子电池，其中，所述正极集流体层包括钼、铝及其合金中的一种。
10.根据权利要求3所述的全固态锂离子电池，其中，所述负极活性材料层包括天然石墨、人造石墨、中间相微碳球、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、硅-氮化合物、硅-氧化合物、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO2、钛酸锂、Li-Al合金和金属锂中的一种。
11.根据权利要求2或3所述的全固态锂离子电池，其中，所述正极活性材料层包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂、钛酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂中的一种。
12.根据权利要求1-5中任一项所述的全固态锂离子电池，其中，所述钼层的厚度为10nm-10μm，所述固态电解质层的厚度为1nm-10μm，所述负极集流体层的厚度为10nm-10μm。
13.根据权利要求3中的任一项所述的全固态锂离子电池，其中，所述负极活性材料层的厚度为10nm-10μm。
14.根据权利要求2或3所述的全固态锂离子电池，其中，所述正极活性材料层的厚度为10nm-10μm，所述正极集流体层的厚度为10nm-10μm。
15.一种根据权利要求1-14中任一项所述的全固态锂离子电池的制备方法，其包括在基板上依次形成各个层。
16.根据权利要求15所述的全固态锂离子电池的制备方法，其中，所述固态电解质层为LixSiPONy，所述固态电解质层通过将SiNy靶材和LixPO3靶材进行共溅射沉积形成，1.0≤x≤1.5，1.0≤y≤3.0。
17.一种电子装置，其包括权利要求1-14中任一项所述的全固态锂离子电池。
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