CN114551998A - 一种固态锂离子电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固态锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和添加剂；所述正极中包含正极活性材料和正极聚合物电解质；所述负极中包含负极活性材料和负极聚合物电解质；所述隔膜的正极侧涂覆有所述正极聚合物电解质，所述隔膜的负极侧涂覆有所述负极聚合物电解质；所述添加剂为所述正极聚合物基体与所述负极聚合物基体的溶胀剂。本发明还公开了制备上述固态锂离子电池的方法。本发明所制备的固态锂离子电池，界面阻抗小、电池倍率性能好、循环寿命好。

Description

一种固态锂离子电池及其制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种固态锂离子电池及其制备方法。
背景技术
自20世纪90年代初索尼公司将锂离子电池商用后，人们逐渐被其能量密度高、循环寿命长、自放电率低等众多优点所吸引，并大力开发相关材料及技术。随着社会的进步和发展，人们将锂离子电池应用于各种便携式电子产品中，近年来也开始尝试应用于纯电动动力汽车和混合动力汽车的动力电源中。然而，随着用电器对能量密度要求的提高，越来越多的锂电用电器频频发生起火、爆炸事件。造成这些事故的主要原因是锂离子电池中包含的大量易泄露、易挥发、易爆炸的有机电解液在电池高压、高温运行时发生热失控。
采用固态电池代替传统的液态电池是有效地解决上述问题的途径之一。现有技术中聚合物固态锂离子电池是在正极和负极极片间紧密压合固态电解质制成的电池，由于这种固态电池中存在的大量固固界面，导致电池的界面阻抗过大、电池倍率性能差、寿命短等问题出现，难以应用于实际。现有技术中还有一种原位聚合的固态锂离子电池，是将固态电解质溶液注入预先制备的尚未封口和未注入电解液的固态锂离子电池中，再进行原位聚合，封口。这种固态锂离子电池虽然使电池的界面阻抗得到改善，但是由于原位聚合的方法将固态电解质溶液同时注入到了正极和负极中，因此在固态锂离子电池的正极和负极中具有相同的电解质与聚合物。正极活性材料和负极活材料对于锂离子的传导的速度不相同，使用同样的电解质无法使正极和负极的离子电导率得到有效匹配，因此，对于整个固态锂离子电池来说，其电性能无法得到有效发挥，电池的阻抗还比较大，电池的倍率性能和电池寿命还不太理想。
发明内容
本发明的目的为：提供一种电池阻抗小、电池倍率性能好、循环寿命好的固态锂离子电池电池。
本发明的技术方案为：
一种固态锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和添加剂；所述正极中包含正极活性材料和正极聚合物电解质，所述正极聚合物电解质的质量为所述正极活性材料质量的2-10%，其中，所述正极聚合物电解质包括6-8质量份的正极聚合物基体和2-4质量份的碱金属锂盐；所述正极聚合物基体为聚丙烯腈、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；所述负极中包含负极活性材料和负极聚合物电解质，所述负极聚合物电解质的质量为所述负极活性材料质量的6-20%，其中，所述负极聚合物电解质包括6-8质量份的负极聚合物基体和2-4质量份的碱金属锂盐；所述负极聚合物基体为聚氧化乙烯、聚碳酸丙烯酯、聚碳酸乙烯酯和聚碳酸亚乙烯酯中的至少一种；所述隔膜的正极侧涂覆有所述正极聚合物电解质，所述隔膜的负极侧涂覆有所述负极聚合物电解质；所述添加剂为所述正极聚合物基体与所述负极聚合物基体的溶胀剂。在固态锂离子电池中，正极极片中的正极活性物质中含有锂离子，而负极中通常不含有锂离子，因此正极极片对锂离子的传导性较强，而负极极片中由于不含锂离子对锂离子的传导性较差；而对于整个固态锂离子电池来说，正极极片和负极极片对锂离子的传导达到同步是最为理想的匹配。本发明的固态锂离子电池正极中包含有正极聚合物电解质、负极中包含有负极聚合物电解质，这使得在正极中的正极聚合物基体和碱金属锂盐的种类、配比与含量相对于负极中的负极聚合物基体和碱金属锂盐的配比与含量相互独立，因此可以按照正极活性材料和负极活性材料的特点分别调整各自的聚合物基体与碱金属锂盐的配比与含量，使两者达到最佳匹配，从而使得正极与负极中的离子电导率保持一致性，使得固体电池的整体离子导电性得到最好的发挥。另外，本发明的固态锂离子电池的隔膜正极侧涂覆有正极聚合物电解质，在隔膜的负极侧涂覆有负极聚合物电解质，当加入正极聚合物基体与负极聚合物基体的溶胀剂后，隔膜中的正极聚合物电解质溶胀使得隔膜与正极溶合为一体，减少了正极与隔膜之间的界面阻抗；同时，正极内部的正极聚合物基体也溶胀，使正极活性物质、碱金属锂盐溶合为一体，减少了正极活性物质、电解质之间的界面阻抗。同样道理，在负极内部的负极聚合物基体溶胀，并与负极活性物质及碱金属锂盐溶合为一体，减少了负极活性物质、电解质之间的界面阻抗；并且，隔膜的负极侧涂覆有负极聚合物电解质，当加入溶胀剂后，负极聚合物电解质溶胀，使得隔膜与负极溶合为一体，减少了负极与隔膜之间的界面阻抗。这样，本发明的固态锂离子电池的正极、负极、隔膜及电解质溶合为一体，正极活性材料与电解质之间、负极活性材料与电解质之间的界面阻抗都较小，并且正极的锂离电导率和负极的锂离电导率得到最佳匹配，使得固态锂离子电池的阻抗小，电池的倍率性能好，电池的循环性能好。
通过实验优化，发现使用6-8质量份的正极聚合物基体和2-4质量份的碱金属锂盐相配合使用，所制成的固态锂离子电池具有高的锂离子离子导，且当正极聚合物电解质的质量为正极活性材料质量的2-10%时，能够保证正极整体较高的离子导的同时可以最大量的使用正极活性材料。大量的实验也表明，负极聚合物电解质中包含6-8质量份的负极聚合物基体和2-4质量份的碱金属锂盐时负极具有高的离子导，且负极聚合物电解质的质量为所述负极活性材料质量的6-20%，能够保证负极整体离子导较高的同时可以最大量的使用负极活性材料。聚丙烯腈、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚甲基丙烯酸甲酯都具有耐高电压的特性，可与耐高压类正极材料配合使用，使所制备的固态锂离子电池具有较好的耐高电压性能。聚氧化乙烯、聚碳酸丙烯酯、聚碳酸乙烯酯和聚碳酸亚乙烯酯与石墨类或金属锂具有良好的兼容性，可以更好地发挥电池负极材料的性能。
优选地，所述正极活性材料为镍钴锰酸锂、钴酸锂或磷酸铁锂。
优选地，所述负极活性材料为钛酸锂、石墨、金属锂粉与石墨的混合物或银粉与石墨的混合物。
优选地，所述碱金属锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、二氟硼酸锂和二氟磷酸锂中的至少一种。
优选地，所述添加剂为1,3-二氧环戊烷、己二腈、邻苯二甲酸二乙酯、碳酸乙烯酯、乙二醇二甲醚、碳酸亚乙烯酯、磷酸三乙酯和甲基（2,2,2-三氟乙基）碳酸酯中的至少一种。
本发明还提供了制备上述的固态锂离子电池的方法，包括以下步骤：
步骤一，将6-8质量份的正极聚合物基体和2-4质量份的碱金属锂盐溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到正极聚合物电解质溶液；
步骤二，制备正极活性材料浆料，并在其中加入步骤一所得正极聚合物电解质溶液，使正极聚合物电解质的质量为正极活性材料质量的2-10%；在铝箔上涂布所得浆料，烘干、制成正极极片；
步骤三，将6-8质量份的负极聚合物基体和2-4质量份的碱金属锂盐溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到负极聚合物电解质溶液；
步骤四，制备负极活性材料浆料，并在其中加入步骤三所得负极聚合物电解质溶液，使负极聚合物电解质的质量为所述负极活性材料质量的6-20%；在铜箔上涂布所得浆料，烘干、制成负极极片；
步骤五，使用微凹网纹辊在隔膜的两面分别涂覆步骤一所得的正极聚合物电解质溶液干燥；
步骤六，使用步骤二所得的正极极片、步骤四所得的负极极片和步骤五所得的隔膜组装电池，使得隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触；烘干，加入添加剂，所述添加剂为所述正极聚合物基体与所述负极聚合物基体的溶胀剂，所述添加剂的质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的4-6倍。
本发明的有益效果为：
本发明的方法所制备的固态锂离子电池，在正极极片和负极极片中分别使用不同的聚合物电解质，使正极极片和负极极片达到最佳的锂离子传导性能匹配，使固态锂离子电池的电性能达到最佳；溶胀剂将正极、负极、隔膜溶合为一体，减少了电池内部的界面阻抗，隔膜两侧分别涂覆正极聚合物电解质和负极聚合物电解质，更有利于减小隔膜与正极、负极之间的阻抗。本发明的固态锂离子电池界面阻抗小、电池倍率性能好、循环寿命好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明。
实施例1
1、制备一种固态锂离子电池：
步骤一，将6质量份的正极聚合物基体聚丙烯腈和2质量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为50mpa.s(25℃)的正极聚合物电解质溶液。
步骤二，制备正极极片：
按照94:1:1:2的质量比称取钴酸锂、导电乙炔黑、碳纳米管和粘结剂聚偏氟乙烯，加入步骤一所得的正极聚合物电解质溶液中，使正极聚合物电解质的质量为钴酸锂质量的2%，加入适量NMP，搅拌均匀配制成固含量为68%的浆料，并使用涂布机涂覆在铝箔上，后经过烘干（控制水分200ppm以下），制成正极极片。
步骤三，将8质量份的负极聚合物基体聚氧化乙烯和4质量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为100mpa.s(25℃)的负极聚合物电解质溶液。
步骤四，按照90:1:1:2的质量百分比，将人造石墨、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂SBR加入适量水中搅拌均匀，加入步骤三所得负极聚合物电解质溶液，使负极聚合物电解质的质量为人造石墨质量的6%，配制成固含量为40%的浆料，在铜箔上涂布所得浆料，烘干（控制水分300ppm以下）制成负极极片。
步骤五，使用微凹网纹辊在隔膜的两面分别涂覆步骤一所得的正极聚合物电解质溶液和步骤三所得的负极聚合物电解质溶液，干燥，获得厚度为20μm的含电解质层的隔膜；
步骤六，使用步骤二所得的正极极片、步骤四所得的负极极片和步骤五所得的隔膜组装成1.5Ah的软包电芯，使得隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触；烘干至水份在200ppm以下。
向所制成的电芯中加入1,3-二氧环戊烷，加入量质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。封口，常温静置24小时，200MPa压力下化成，加压化成有利于排气。
2、交流阻抗测试电池装配
将上述所制备的正极极片、负极极片以及两面分别涂覆了正极聚合物电解质和负极聚合物电解质的隔膜组分别裁切成直径为12mm、14mm和16mm的圆片，然后组成正极/隔膜/负极的扣式电池，其中隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触。然后在扣式电池中加入1,3-二氧环戊烷作为溶胀剂，加入量质量为扣式电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍，封口。常温静置24小时。
实施例2
1、制备一种固态锂离子电池：
步骤一，将6质量份的正极聚合物基体聚偏氟乙烯-六氟丙烯和3质量份的双氟磺酰亚胺锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为100mpa.s(25℃)的正极聚合物电解质溶液。
步骤二，制备正极极片：
按照94:1:1:2的质量比称取钴酸锂、导电乙炔黑、碳纳米管和粘结剂聚偏氟乙烯，加入步骤一所得的正极聚合物电解质溶液中，使正极聚合物电解质的质量为钴酸锂质量的10%，加入适量NMP，搅拌均匀配制成固含量为68%的浆料，并使用涂布机涂覆在铝箔上，后经过烘干（控制水分200ppm以下），制成正极极片。
步骤三，将7质量份的负极聚合物基体聚碳酸丙烯酯和4质量份的双氟磺酰亚胺锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为50mpa.s(25℃)的负极聚合物电解质溶液。
步骤四，按照90:1:1:2的质量百分比，将钛酸锂、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂SBR加入适量水中搅拌均匀，加入步骤三所得负极聚合物电解质溶液，使负极聚合物电解质的质量为钛酸锂质量的20%，配制成固含量为40%的浆料，在铜箔上涂布所得浆料，烘干（控制水分300ppm以下）制成负极极片。
步骤五，使用微凹网纹辊在隔膜的两面分别涂覆步骤一所得的正极聚合物电解质溶液和步骤三所得的负极聚合物电解质溶液，干燥，获得厚度为20μm的含电解质层的隔膜。
步骤六，使用步骤二所得的正极极片、步骤四所得的负极极片和步骤五所得的隔膜组装成1.5Ah的软包电芯，使得隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触；烘干至水份在200ppm以下。
向所制成的电芯中加入己二腈，加入量质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的6倍。封口，常温静置24小时，200MPa压力下化成。
2、交流阻抗测试电池装配
采用和实施例1相同的方法，用本实施例所制备的正极极片、负极极片及隔膜装配测试扣式电池，扣式电池中所加入的溶胀剂与本实施例相同为己二腈，加入量为扣式电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的6倍。常温静置24小时。
实施例3
1、制备一种固态锂离子电池：
步骤一，将7质量份的正极聚合物基体聚甲基丙烯酸甲酯和2质量份的高氯酸锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为10mpa.s(25℃)的正极聚合物电解质溶液。
步骤二，制备正极极片：
按照94:1:1:2的质量比称取钴酸锂、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂聚偏氟乙烯，加入步骤一所得的正极聚合物电解质溶液中，使正极聚合物电解质的质量为钴酸锂质量的5%，加入适量NMP，搅拌均匀配制成固含量为68%的浆料，并使用涂布机涂覆在铝箔上，后经过烘干（控制水分200ppm以下），制成正极极片。
步骤三，将8质量份的负极聚合物基体聚碳酸乙烯酯和4质量份的高氯酸锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为50mpa.s(25℃)的负极聚合物电解质溶液。
步骤四，按照90:1:1:2的质量百分比，将人造石墨、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂SBR加入适量水中搅拌均匀，加入步骤三所得负极聚合物电解质溶液，使负极聚合物电解质的质量为人造石墨质量的10%，配制成固含量为40%的浆料，在铜箔上涂布所得浆料，烘干（控制水分300ppm以下）制成负极极片。
步骤五，使用微凹网纹辊在隔膜的两面分别涂覆步骤一所得的正极聚合物电解质溶液和步骤三所得的负极聚合物电解质溶液，干燥，获得厚度为20μm的含电解质层的隔膜。
步骤六，使用步骤二所得的正极极片、步骤四所得的负极极片和步骤五所得的隔膜组装成1.5Ah的软包电芯，使得隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触；烘干至水份在200ppm以下。
向所制成的电芯中加入邻苯二甲酸二乙酯，加入量质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的4倍。封口，常温静置24小时，200MPa压力下化成。
2、交流阻抗测试电池装配
采用和实施例1相同的方法，用本实施例所制备的正极极片、负极极片及隔膜装配测试扣式电池，扣式电池中所加入的溶胀剂与本实施例相同为邻苯二甲酸二乙酯，加入量为扣式电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的4倍。常温静置24小时。
实施例4
1、制备一种固态锂离子电池：
步骤一，将7质量份的正极聚合物基体聚丙烯腈和3质量份的二草酸硼酸锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为50mpa.s(25℃)的正极聚合物电解质溶液。
步骤二，制备正极极片：
按照94:1:1:2的质量比称取钴酸锂、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂聚偏氟乙烯，加入步骤一所得的正极聚合物电解质溶液中，使正极聚合物电解质的质量为钴酸锂质量的3%，加入适量NMP，搅拌均匀配制成固含量为68%的浆料，并使用涂布机涂覆在铝箔上，后经过烘干（控制水分200ppm以下），制成正极极片。
步骤三，将8质量份的负极聚合物基体聚碳酸亚乙烯酯和4质量份的二草酸硼酸锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到固含量为33%的负极聚合物电解质溶液。
步骤四，按照90:1:1:2的质量百分比，将人造石墨、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂SBR加入适量水中搅拌均匀，加入步骤三所得负极聚合物电解质溶液，使负极聚合物电解质的质量为人造石墨质量的15%，配制成固含量为40%的浆料，在铜箔上涂布所得浆料，烘干（控制水分300ppm以下）制成负极极片。
步骤五，使用微凹网纹辊在隔膜的两面分别涂覆步骤一所得的正极聚合物电解质溶液和步骤三所得的负极聚合物电解质溶液，干燥，获得厚度为20μm的含电解质层的隔膜。
步骤六，使用步骤二所得的正极极片、步骤四所得的负极极片和步骤五所得的隔膜组装成1.5Ah的软包电芯，使得隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触；烘干至水份在200ppm以下。
向所制成的电芯中加入碳酸乙烯酯，加入量质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的4倍；封口，常温静置24小时，200MPa压力下化成。
2、交流阻抗测试电池装配
采用和实施例1相同的方法，用本实施例所制备的正极极片、负极极片及隔膜装配测试扣式电池，扣式电池中所加入的溶胀剂与本实施例相同为碳酸乙烯酯，加入量为扣式电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的4倍。常温静置24小时。
实施例5
1、制备一种固态锂离子电池：
步骤一，将7质量份的正极聚合物基体聚丙烯腈和3质量份的草酸二氟硼酸锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为50mpa.s(25℃)的正极聚合物电解质溶液。
步骤二，制备正极极片：
按照94:1:1:2的质量比称取钴酸锂、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂聚偏氟乙烯，加入步骤一所得的正极聚合物电解质溶液中，使正极聚合物电解质的质量为钴酸锂质量的3%，加入适量NMP，搅拌均匀配制成固含量为68%的浆料，并使用涂布机涂覆在铝箔上，后经过烘干（控制水分200ppm以下），制成正极极片。
步骤三，将8质量份的负极聚合物基体聚氧化乙烯4质量份的草酸二氟硼酸锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为100mpa.s(25℃)的负极聚合物电解质溶液。
步骤四，按照90:1:1:2的质量百分比，将人造石墨、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂SBR加入适量水中搅拌均匀，加入步骤三所得负极聚合物电解质溶液，使负极聚合物电解质的质量为人造石墨质量的10%，配制成固含量为40%的浆料，在铜箔上涂布所得浆料，烘干（控制水分300ppm以下）制成负极极片。
步骤五，使用微凹网纹辊在隔膜的两面分别涂覆步骤一所得的正极聚合物电解质溶液和步骤三所得的负极聚合物电解质溶液，干燥，获得厚度为20μm的含电解质层的隔膜。
步骤六，使用步骤二所得的正极极片、步骤四所得的负极极片和步骤五所得的隔膜组装成1.5Ah的软包电芯，使得隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触；烘干至水份在200ppm以下。
向所制成的电芯中加入乙二醇二甲醚，加入量质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。封口，常温静置24小时，200MPa压力下化成。
2、交流阻抗测试电池装配
采用和实施例1相同的方法，用本实施例所制备的正极极片、负极极片及隔膜装配测试扣式电池，扣式电池中所加入的溶胀剂与本实施例相同为乙二醇二甲醚，加入量为扣式电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。常温静置24小时。
实施例6
1、制备一种固态锂离子电池：
步骤一，将6质量份的正极聚合物基体聚丙烯腈和2质量份的二氟硼酸锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为100mpa.s(25℃)的正极聚合物电解质溶液。
步骤二，制备正极极片：
按照94:1:1:2的质量比称取钴酸锂、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂聚偏氟乙烯，加入步骤一所得的正极聚合物电解质溶液中，使正极聚合物电解质的质量为钴酸锂质量的3%，加入适量NMP，搅拌均匀配制成固含量为68%的浆料，并使用涂布机涂覆在铝箔上，后经过烘干（控制水分200ppm以下），制成正极极片。
步骤三，将8质量份的负极聚合物基体聚碳酸丙烯酯和4质量份的二氟硼酸锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为50mpa.s(25℃)的负极聚合物电解质溶液。
步骤四，按照90:1:1:2的质量百分比，将人造石墨、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂SBR加入适量水中搅拌均匀，加入步骤三所得负极聚合物电解质溶液，使负极聚合物电解质的质量为人造石墨质量的8%，配制成固含量为40%的浆料，在铜箔上涂布所得浆料，烘干（控制水分300ppm以下）制成负极极片。
步骤五，使用微凹网纹辊在隔膜的两面分别涂覆步骤一所得的正极聚合物电解质溶液和步骤三所得的负极聚合物电解质溶液，干燥，获得厚度为20μm的含电解质层的隔膜。
步骤六，使用步骤二所得的正极极片、步骤四所得的负极极片和步骤五所得的隔膜组装成1.5Ah的软包电芯，使得隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触；烘干至水份在200ppm以下。
向所制成的电芯中加入碳酸亚乙烯酯，加入量质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。封口，常温静置24小时，200MPa压力下化成。
2、交流阻抗测试电池装配
采用和实施例1相同的方法，用本实施例所制备的正极极片、负极极片及隔膜装配测试扣式电池，扣式电池中所加入的溶胀剂与本实施例相同为碳酸亚乙烯酯，加入量为扣式电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。常温静置24小时。
实施例7
1、制备一种固态锂离子电池：
步骤一，将6质量份的正极聚合物基体聚丙烯腈和2质量份的二氟磷酸锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为50mpa.s(25℃)的正极聚合物电解质溶液。
步骤二，制备正极极片：
按照94:1:1:2的质量比称取钴酸锂、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂聚偏氟乙烯，加入步骤一所得的正极聚合物电解质溶液中，使正极聚合物电解质的质量为钴酸锂质量的8%，加入适量NMP，搅拌均匀配制成固含量为68%的浆料，并使用涂布机涂覆在铝箔上，后经过烘干（控制水分200ppm以下），制成正极极片。
步骤三，将7质量份的负极聚合物基体磷酸三乙酯和3质量份的二氟磷酸锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为50mpa.s(25℃)的负极聚合物电解质溶液。
步骤四，按照90:1:1:2的质量百分比，将人造石墨、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂SBR加入适量水中搅拌均匀，加入步骤三所得负极聚合物电解质溶液，使负极聚合物电解质的质量为人造石墨质量的6%，配制成固含量为40%的浆料，在铜箔上涂布所得浆料，烘干（控制水分300ppm以下）制成负极极片。
步骤五，使用微凹网纹辊在隔膜的两面分别涂覆步骤一所得的正极聚合物电解质溶液和步骤三所得的负极聚合物电解质溶液，干燥，获得厚度为20μm的含电解质层的隔膜。
步骤六，使用步骤二所得的正极极片、步骤四所得的负极极片和步骤五所得的隔膜组装成1.5Ah的软包电芯，使得隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触；烘干至水份在200ppm以下。
向所制成的电芯中加入磷酸三乙酯，加入量质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。封口，常温静置24小时，200MPa压力下化成。
2、交流阻抗测试电池装配
采用和实施例1相同的方法，用本实施例所制备的正极极片、负极极片及隔膜装配测试扣式电池，扣式电池中所加入的溶胀剂与本实施例相同为磷酸三乙酯，加入量为扣式电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。常温静置24小时。
实施例8
1、制备一种固态锂离子电池：
步骤一，将6质量份的正极聚合物基体聚丙烯腈和2质量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为50mpa.s(25℃)的正极聚合物电解质溶液。
步骤二，制备正极极片：
按照94:1:1:2的质量比称取钴酸锂、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂聚偏氟乙烯，加入步骤一所得的正极聚合物电解质溶液中，使正极聚合物电解质的质量为钴酸锂质量的2%，加入适量NMP，搅拌均匀配制成固含量为68%的浆料，并使用涂布机涂覆在铝箔上，后经过烘干（控制水分200ppm以下），制成正极极片。
步骤三，将8质量份的负极聚合物基体聚氧化乙烯和3质量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为100mpa.s(25℃)的负极聚合物电解质溶液。
步骤四，按照90:1:1:2的质量百分比，将人造石墨、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂SBR加入适量水中搅拌均匀，加入步骤三所得负极聚合物电解质溶液，使负极聚合物电解质的质量为人造石墨质量的6%，配制成固含量为40%的浆料，在铜箔上涂布所得浆料，烘干（控制水分300ppm以下）制成负极极片。
步骤五，使用微凹网纹辊在隔膜的两面分别涂覆步骤一所得的正极聚合物电解质溶液和步骤三所得的负极聚合物电解质溶液，干燥，获得厚度为20μm的含电解质层的隔膜。
步骤六，使用步骤二所得的正极极片、步骤四所得的负极极片和步骤五所得的隔膜组装成1.5Ah的软包电芯，使得隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触；烘干至水份在200ppm以下。
向所制成的电芯中加入甲基（2,2,2-三氟乙基）碳酸酯，加入量质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。封口，常温静置24小时，200MPa压力下化成。
2、交流阻抗测试电池装配
采用和实施例1相同的方法，用本实施例所制备的正极极片、负极极片及隔膜装配测试扣式电池，扣式电池中所加入的溶胀剂与本实施例相同为甲基（2,2,2-三氟乙基）碳酸酯，加入量为扣式电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。常温静置24小时。
实施例9
1、制备一种固态锂离子电池：
步骤一，将6质量份的正极聚合物基体聚丙烯腈和2质量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为100mpa.s(25℃)的正极聚合物电解质溶液。
步骤二，制备正极极片：
按照94:1:1:2的质量比称取LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂聚偏氟乙烯，加入步骤一所得的正极聚合物电解质溶液中，使正极聚合物电解质的质量为LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2质量的2%，加入适量NMP，搅拌均匀配制成固含量为68%的浆料，并使用涂布机涂覆在铝箔上，后经过烘干（控制水分200ppm以下），制成正极极片。
步骤三，将7质量份的负极聚合物基体聚氧化乙烯和4质量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为50mpa.s(25℃)的负极聚合物电解质溶液。
步骤四，按照90:1:1:2的质量百分比，将人造石墨、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂SBR加入适量水中搅拌均匀，加入步骤三所得负极聚合物电解质溶液，使负极聚合物电解质的质量为人造石墨质量的6%，配制成固含量为40%的浆料，在铜箔上涂布所得浆料，烘干（控制水分300ppm以下）制成负极极片。
步骤五，使用微凹网纹辊在隔膜的两面分别涂覆步骤一所得的正极聚合物电解质溶液和步骤三所得的负极聚合物电解质溶液，干燥，获得厚度为20μm的含电解质层的隔膜。
步骤六，使用步骤二所得的正极极片、步骤四所得的负极极片和步骤五所得的隔膜组装成1.5Ah的软包电芯，使得隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触；烘干至水份在200ppm以下。
向所制成的电芯中加入1,3-二氧环戊烷，加入量质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。封口，常温静置24小时，200MPa压力。下化成。
2、交流阻抗测试电池装配
采用和实施例1相同的方法，用本实施例所制备的正极极片、负极极片及隔膜装配测试扣式电池，扣式电池中所加入的溶胀剂与本实施例相同为1,3-二氧环戊烷，加入量为扣式电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。常温静置24小时。
实施例10
1、制备一种固态锂离子电池：
步骤一，将6质量份的正极聚合物基体聚丙烯腈和2质量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为100mpa.s(25℃)的正极聚合物电解质溶液。
步骤二，制备正极极片：
按照94:1:1:2的质量比称取锰酸锂、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂聚偏氟乙烯，加入步骤一所得的正极聚合物电解质溶液中，使正极聚合物电解质的质量为锰酸锂质量的2%，加入适量NMP，搅拌均匀配制成固含量为68%的浆料，并使用涂布机涂覆在铝箔上，后经过烘干（控制水分200ppm以下），制成正极极片。
步骤三，将7质量份的负极聚合物基体聚氧化乙烯和3质量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为50mpa.s(25℃)的负极聚合物电解质溶液。
步骤四，按照90:1:1:2的质量百分比，将人造石墨、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂SBR加入适量水中搅拌均匀，加入步骤三所得负极聚合物电解质溶液，使负极聚合物电解质的质量为人造石墨质量的6%，配制成固含量为40%的浆料，在铜箔上涂布所得浆料，烘干（控制水分300ppm以下）制成负极极片。
步骤五，使用微凹网纹辊在隔膜的两面分别涂覆步骤一所得的正极聚合物电解质溶液和步骤三所得的负极聚合物电解质溶液，干燥，获得厚度为20μm的含电解质层的隔膜。
步骤六，使用步骤二所得的正极极片、步骤四所得的负极极片和步骤五所得的隔膜组装成1.5Ah的软包电芯，使得隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触；烘干至水份在200ppm以下。
向所制成的电芯中加入1,3-二氧环戊烷，加入量质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。封口，常温静置24小时，200MPa压力下化成。
2、交流阻抗测试电池装配
采用和实施例1相同的方法，用本实施例所制备的正极极片、负极极片及隔膜装配测试扣式电池，扣式电池中所加入的溶胀剂与本实施例相同为1,3-二氧环戊烷，加入量为扣式电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。常温静置24小时。
实施例11
1、制备一种固态锂离子电池：
步骤一，将6质量份的正极聚合物基体聚丙烯腈和2质量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为100mpa.s(25℃)的正极聚合物电解质溶液。
步骤二，制备正极极片：
按照94:1:1:2的质量比称取磷酸铁锂、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂聚偏氟乙烯，加入步骤一所得的正极聚合物电解质溶液中，使正极聚合物电解质的质量为磷酸铁锂质量的2%，加入适量NMP，搅拌均匀配制成固含量为68%的浆料，并使用涂布机涂覆在铝箔上，后经过烘干（控制水分200ppm以下），制成正极极片。
步骤三，将7质量份的负极聚合物基体聚氧化乙烯和3质量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为50mpa.s(25℃)的负极聚合物电解质溶液。
步骤四，按照90:1:1:2的质量百分比，将人造石墨、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂SBR加入适量水中搅拌均匀，加入步骤三所得负极聚合物电解质溶液，使负极聚合物电解质的质量为人造石墨质量的6%，配制成固含量为40%的浆料，在铜箔上涂布所得浆料，烘干（控制水分300ppm以下）制成负极极片。
步骤五，使用微凹网纹辊在隔膜的两面分别涂覆步骤一所得的正极聚合物电解质溶液和步骤三所得的负极聚合物电解质溶液，干燥，获得厚度为20μm的含电解质层的隔膜。
步骤六，使用步骤二所得的正极极片、步骤四所得的负极极片和步骤五所得的隔膜组装成1.5Ah的软包电芯，使得隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触；烘干至水份在200ppm以下。
向所制成的电芯中加入1,3-二氧环戊烷，加入量质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。封口，常温静置24小时，200MPa压力下化成。
2、交流阻抗测试电池装配
采用和实施例1相同的方法，用本实施例所制备的正极极片、负极极片及隔膜装配测试扣式电池，扣式电池中所加入的溶胀剂与本实施例相同为1,3-二氧环戊烷，加入量为扣式电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。常温静置24小时。
对比例1
固态锂离子电池制作：采用和实施例1相同的方法制备正极极片、负极极片，并采用实施例1所用的膈膜组装成1.5Ah的软包电芯，使得隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触；烘干至水份在200ppm以下。和实施例1不同之处在于没有向制成的电芯中添加溶胀剂1,3-二氧环戊烷，封口，常温静置24小时，200MPa压力下化成。
测试电池装配：
采用和实施例1相同的方法装配测试电池，不同之处仅在于扣电中不加溶胀剂1,3-二氧环戊烷，常温静置24小时。
对比例2
用原位聚合法制备一种锂离子电池：
制备正极极片：
按照94:1:1:2的质量比称取钴酸锂、导电乙炔黑、碳纳米管和粘结剂聚偏氟乙烯混合，加入适量NMP，搅拌均匀配制成固含量为68%的浆料，并使用涂布机涂覆在铝箔上，后经过烘干（控制水分200ppm以下），制成正极极片。
按照90:1:1:2的质量百分比，将人造石墨、导电乙炔黑、碳纳米管、粘结剂SBR加入适量水中搅拌均匀，配制成固含量为40%的浆料，在铜箔上涂布所得浆料，烘干（控制水分300ppm以下）制成负极极片。
将所得正极极片、厚度为20μm的隔膜、负极极片组装成1.5Ah的软包电芯，将季戊四醇四丙烯酸酯单体，引发剂偶氮二异丁腈和电解液(1mol/LLiPF6-EC/DEC(体积比3:7)+2wt％VC+1wt％LiDFOB)混合均匀后注入组装好的电芯中，封装，浸润12h使电解液充分浸润极片，然后将得到的电池在60℃下加热固化12h，得到半固态电池。将所述半固态电池，200MPa压力下化成经化成、分容工序，制成1.5Ah软包电池进行测试，测试结果见表1。
2、交流阻抗测试电池装配
将上述所制备的正极极片、负极极片及隔膜别裁切成直径为12mm、14mm和16mm的圆片，然后组成正极/隔膜/负极的扣式电池。然后将季戊四醇四丙烯酸酯单体，引发剂偶氮二异丁腈和电解液(1mol/LLiPF6-EC/DEC(体积比3:7)+2wt％VC+1wt％LiDFOB)混合均匀后注入组装好的电芯中，封装，浸润12h使电解液充分浸润极片，然后将得到的电池在60℃下加热固化12h，得到半固态电池。常温静置24小时。
对比例3
1、制备一种固态锂离子电池：
采用和实施例1相同的方法制备固态锂离子电池，不同之处在于步骤三，步骤三如下：
步骤三，将6质量份的聚合物基体聚丙烯腈和2质量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为50mpa.s(25℃)的负极聚合物电解质溶液。
2、交流阻抗测试电池装配
采用和实施例1相同的方法进行交流阻抗测试电池装配。
对比例4
1、制备一种固态锂离子电池：
采用和实施例2相同的方法制备固态锂离子电池，不同之处在于步骤三，步骤三如下：
步骤三，将6质量份的聚合物基体聚偏氟乙烯-六氟丙烯和3质量份的双氟磺酰亚胺锂溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到粘度为50mpa.s(25℃)的负极聚合物电解质溶液。
2、交流阻抗测试电池装配
采用和实施例1相同的方法进行交流阻抗测试电池装配。
对比例5
1、制备一种固态锂离子电池：
步骤一，采用和实施例1相同的方法制备正极聚合物电解质溶液和负极聚合物电解质溶液。
步骤二，采用和实施例1相同的方法制备正极极片和负极极片。
步骤三，使用微凹网纹辊在步骤二所得的正极极片两侧上涂覆正极聚合物电解质溶液，干燥，单侧电解质层厚度为10μm。
步骤四，使用微凹网纹辊在步骤二所得的负极极片两侧上涂覆负极聚合物电解质溶液，干燥，单侧电解质层厚度为10μm。
步骤五，使用步骤三所得的正极极片和步骤四所得的负极极片组装成1.5Ah的软包电芯，正极极片与负极极片之间不使用隔膜；烘干至水份在200ppm以下。
向所制成的软包电芯中加入1,3-二氧环戊烷，加入量质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。封口，常温静置24小时，200MPa压力下化成，加压化成有利于排气。
对比例6
1、制备一种固态锂离子电池：
步骤一，采用和实施例1相同的方法制备正极聚合物电解质溶液。
步骤二，采用和实施例1相同的方法制备正极极片和负极极片。
步骤三，使用微凹网纹辊在步骤二所得的正极极片两侧上涂覆正极聚合物电解质溶液，干燥，干燥后厚度为20μm。
步骤四，使用步骤二所得的负极极片、步骤三所得正极极片组装成1.5Ah的软包电芯，烘干至水份在200ppm以下。
向所制成的软包电芯中加入1,3-二氧环戊烷，加入量质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。封口，常温静置24小时，200MPa压力下化成，加压化成有利于排气。
对比例7
1、制备一种固态锂离子电池：
步骤一，采用和实施例1相同的方法制备负极聚合物电解质溶液。
步骤二，采用和实施例1相同的方法制备正极极片和负极极片。
步骤三，使用微凹网纹辊在步骤二所得的负极极片两侧上涂覆负极聚合物电解质溶液，干燥，干燥后厚度为20μm。
步骤四，使用步骤二所得的正极极片、步骤三所得的负极极片组装成1.5Ah的软包电芯，烘干至水份在200ppm以下。
向所制成的软包电芯中加入1,3-二氧环戊烷，加入量质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的5倍。封口，常温静置24小时，200MPa压力下化成，加压化成有利于排气。
一、电池性能检测：
1、容量测试
将各实施例和各对比例所制成的1.5Ah的软包固态锂离子电池在新威测试设备上分别进行0.05C、0.1C、0.2C的充放电测试，测试电压如下：使用钴酸锂为正极材料的实施例1-8的电压范围为3.0-4.2V，使用LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 为正极材料的实施例9、实施例10的电压范围为3-4.25V，用磷酸铁锂为正极材料的实施例11的电压范围为2.2-3.75V。测试结果见表1。
2、循环性能测试
将各实施例和各对比例所制成的1.5Ah的软包固态锂离子电池在新威测试设备上分别进行0.1C循环100周性能测试，测试电压如下：使用钴酸锂为正极材料的实施例1-8的电压范围为3.0-4.2V，使用LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 为正极材料的实施例9、实施例10的电压范围为3-4.25V，用磷酸铁锂为正极材料的实施例11的电压范围为2.2-3.75V。测试结果见表1。
二、电池交流阻抗测试
将各实施例装配的测试电池使用上海辰华电化学工作站进行交流阻抗测试，测试频率范围为0.1-105 Hz，测试温度为30℃，阶跃电压为10mV,测试所得电池阻抗结果见表1。
表1
测试样品 电池阻抗（Ω） 0.05C容量（Ah） 0.1C容量（Ah） 0.2C容量（Ah） 0.1C,100周容量（Ah）
实施例1 29.0 1.50 1.48 1.46 1.49
实施例2 23.6 1.53 1.52 1.50 1.52
实施例3 25.7 1.52 1.50 1.49 1.52
实施例4 40.2 1.49 1.48 1.46 1.49
实施例5 39.5 1.49 1.47 1.46 1.49
实施例6 29.3 1.50 1.49 1.47 1.51
实施例7 39.0 1.48 1.48 1.47 1.48
实施例8 30.5 1.50 1.48 1.47 1.49
实施例9 23.5 1.52 1.51 1.49 1.51
实施例10 45.3 1.47 1.47 1.45 1.47
实施例11 48.6 1.47 1.46 1.45 1.47
对比例1 100.5 1.49 1.44 1.39 1.38
对比例2 40.0 1.49 1.45 1.42 1.40
对比例3 38.0 1.47 1.43 1.42 141
对比例4 30.2 1.49 1.48 1.47 1.50
对比例5 25.0 1.50 1.48 1.45 循环至第50周短路
对比例6 30.0 1.46 1.44 1.38 循环至第55周短路
对比例7 28.8 1.45 1.44 1.38 循环至第60周短路
实施例1至实施例11为本发明所制备的固态锂离子电池，采用本发明方法制备，固态锂离子电池的正极中包含有正极聚合物电解质，负极中包含有负极聚合物电解质，并且固态锂离子电池的隔膜正极侧涂覆有正极聚合物电解质，在隔膜的负极侧涂覆负极聚合物电解质。并在固体离子电池中添加了正极聚合物基体与负极聚合物基体的溶胀剂将正极、负极和隔膜溶合为一体。对比例1和实施例1的唯一区别在于没有加溶胀剂，从表1中的测试结果可以看出，实施例1的电池阻抗为29.0Ω，而对比例1的电池阻抗高达100.5Ω，可见溶胀剂的加入有效地降低了固体电池内部的界面阻抗。正是如此，实施例1所制备的固态锂离子电池的0.05C、0.1C、0.2C容量均比对比例1高，尤其是在0.2C的较大倍率时，相差更大。对比例2采用的是原位聚合的方法，该方法在软包电芯进行原位聚合时，季戊四醇四丙烯酸酯单体在引发剂偶氮二异丁腈的作用下原位聚合，所形成的扣式固态电池中正极和负极聚合物相同，正极和负极中的电解质成份也相同；而本发明实施例1中由于正极极片和负极极片在制作时分别加入了正极聚合物电解质溶液和负极聚合物电解质溶液，并且，在正极聚合物电解质溶液中正极聚合物基体聚丙烯腈为6质量份、双三氟甲烷磺酰亚胺锂为2质量份，而在负极聚合物电解质溶液中负极聚合物基体聚氧化乙烯为8质量份、双三氟甲烷磺酰亚胺锂为4质量份，不仅负极和正极所使用的聚合物基体不相同，并且负极中聚合物基体的量、锂盐的量也比较大，这就有效地弥补了负极材料中对传导锂离子较差的缺陷，因此，本发明实施例1所制备的固态锂离子电池的电池阻较对比例2小，且0.05C、0.1C、0.2C容量均比对比例2高，尤其是在较大倍率的0.2C容量两者相差较大。对比例3为采用本发明的方法所制备的固态锂离子电池，和实施例1的区别在于，在对比例3中，正极极片和负极极片所采用的聚合物基体、锂盐的种类和含量均相同，由表1中的检测结果可以看出，对比例3所制备的固态锂离子电池的电阻较大，且0.05C、0.1C、0.2C容量较实施例1也有所下降。这主要是由于聚合物基体聚丙烯腈更适合于用于正极导锂离子，而聚氧化乙烯更适合于用于负极导锂离子，将正极与负极中的聚合物基体均采用聚丙烯腈，不利于固体离子电池电性能的发挥。采用本发明的方法，其最大的优点就是可以根据正极和负极的不同需求，有选择地使用不同的聚合物基体，正极侧的正极聚合物基体更耐正极的高电压，负极侧的负极聚合物基体更耐负极的低电压；正极侧涂覆有正极聚合物电解质、负极侧涂覆有负极聚合物电解质的隔膜在溶胀剂的作用下将正极聚合物基体、隔膜和负极聚合物基体在整个固态锂离子电池内部形成锂离子传导的连续相，使锂离子在固态锂离子电池内部得到了有效的传输，使正极和负极的导锂离子性能得到最佳的匹配。
对比例4所制备的固态锂离子电池与实施例2的区别仅在于，对比例4制备固态锂离子电池时，正极极片和负极极片中所使用的聚合物基体、锂盐的种类和用量均相同；而采用本发明方法的实施例2中正极聚合物基体采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯、负极聚合物基体采用聚碳酸丙烯酯，使两者合理搭配，最大限度地发挥固体锂离子电池的电性能。从表2 的结果同样也可以看出，实施例2所制备的电池电阻较小，且0.05C、0.1C、0.2C容量较对比例2更优，且0.1C、50周容量也更好。这进一步说明，通过本发明的方法也可有选择地在正极和负极使用不同的聚合物基体、锂盐的种类和用量，从而使得正极极片和负极极片达到最佳的区配，将固态锂离子电池的电性能发挥到最好。
对比例5所制备的固态锂离子电池与实施例1的区别在于，对比例5中没有使用隔膜，而是在正极极片和负极极片上涂覆了电解质。由表1中的检测结果可以看出，对比例5所制备的固态锂离子电池的电池阻抗很小，只有25Ω，但是其在循环第50周时发生了短路。可见，隔膜在电池的实际应用中可以有效阻挡正极材料和负极材料之间的物质迁移，有效避免短路，为了减小电池阻抗，简单地将隔膜去掉是不可取的。
对比例6所制备的固态锂离子电池与实施例1的区别在于，对比例6中没有使用本发明的技术方案中的正极侧涂覆有正极聚合物电解质、负极侧涂覆有负极聚合物电解质的隔膜，而是使用了和隔膜厚度相同的固态电解质层，但是其固态电解质层使用的聚合物为正极聚合物基体聚丙烯腈，不含负极聚合物基体。由表1中的测试结果可以看出，对比例6所制备的固态锂离子电池的电阻也比较小，但是其在循环第55周时发生了短路；且0.05C、0.1C、0.2C容量较实施例1也有所下降。这主要是由于在正极极片上涂覆正极聚合物电解质并不能在固体锂离子电池内部形成连续的锂离子传导的连续相，聚合物基体聚丙烯腈更适合于用于正极侧导锂离子，而并不很适合于负极侧传导锂离子，不利于固体离子电池电性能的发挥。
对比例7所制备的固态锂离子电池与实施例1的区别在于，对比例7中没有使用本发明的技术方案中的正极侧涂覆有正极聚合物电解质、负极侧涂覆有负极聚合物电解质的隔膜，而是使用了和隔膜厚度相同的固态电解质层，但是其固态电解质层使用的聚合物为负极聚合物基体聚氧化乙烯，不含正极聚合物基体。由表1中的测试结果可以看出，对比例7所制备的固态锂离子电池的电阻也比较小，但是其在循环第60周时发生了短路；且0.05C、0.1C、0.2C容量较实施例1也有所下降。这主要是由于在负极极片上涂覆负极聚合物电解质并不能在固体锂离子电池内部形成连续的锂离子传导的连续相，聚合物基体聚氧化乙烯合于用于负极导锂离子，而并不很适合于正极导锂离子，不利于固体离子电池电性能的发挥。
在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，以上所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。另外以上仅为本发明的部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。比如，本说明书中虽然没有列举以金属锂粉与石墨的混合物、银粉与石墨的混合物为负极制备固态锂离子电池的实例，但是作为本领域技术人员由本说明书以上内容可以推知，本发明的发明构思在于：通过在固态锂离子电池的正极、负极分别采用不同的聚合物电解质，从而可以使正极中的正极聚合物基体和碱金属锂盐的种类、配比与含量相对于负极中的负极聚合物基体和碱金属锂盐的配比与含量相互独立，因此可以按照正极活性材料和负极活性材料的特点分别调整各自的聚合物基体与碱金属锂盐的配比与含量，使两者达到最佳匹配，从而使得正极与负极中的离子电导率保持一致性，使得固体电池的整体离子导电性得到最好的发挥。因此，本发明的技术效果与负极材料的种类无关，无论采用何种负极材料，均可以通过调整聚合物基体与碱金属锂盐的配比与含量，使两者达到最佳匹配。

Claims (6)

1.一种固态锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和添加剂；所述正极中包含正极活性材料和正极聚合物电解质，所述正极聚合物电解质的质量为所述正极活性材料质量的2-10%，其中，所述正极聚合物电解质包括6-8质量份的正极聚合物基体和2-4质量份的碱金属锂盐；所述正极聚合物基体为聚丙烯腈、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；所述负极中包含负极活性材料和负极聚合物电解质，所述负极聚合物电解质的质量为所述负极活性材料质量的6-20%，其中，所述负极聚合物电解质包括6-8质量份的负极聚合物基体和2-4质量份的碱金属锂盐；所述负极聚合物基体为聚氧化乙烯、聚碳酸丙烯酯、聚碳酸乙烯酯和聚碳酸亚乙烯酯中的至少一种；所述隔膜的正极侧涂覆有所述正极聚合物电解质，所述隔膜的负极侧涂覆有所述负极聚合物电解质；所述添加剂为所述正极聚合物基体与所述负极聚合物基体的溶胀剂。
2.如权利要求1所述的固态锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料为镍钴锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂。
3.如权利要求1所述的固态锂离子电池，其特征在于，所述负极活性材料为钛酸锂、石墨、金属锂粉与石墨的混合物或银粉与石墨的混合物。
4.如权利要求1所述的固态锂离子电池，其特征在于，所述碱金属锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、二氟硼酸锂和二氟磷酸锂中的至少一种。
5.如权利要求1至4之一所述的固态锂离子电池，其特征在于，所述添加剂为1,3-二氧环戊烷、己二腈、邻苯二甲酸二乙酯、碳酸乙烯酯、乙二醇二甲醚、碳酸亚乙烯酯、磷酸三乙酯和甲基（2,2,2-三氟乙基）碳酸酯中的至少一种。
6.一种制备如权利要求1至5之一所述的固态锂离子电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将6-8质量份的正极聚合物基体和2-4质量份的碱金属锂盐溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到正极聚合物电解质溶液；
步骤二，制备正极活性材料浆料，并在其中加入步骤一所得正极聚合物电解质溶液，使正极聚合物电解质的质量为正极活性材料质量的2-10%；在铝箔上涂布所得浆料，烘干、制成正极极片；
步骤三，将6-8质量份的负极聚合物基体和2-4质量份的碱金属锂盐溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得到负极聚合物电解质溶液；
步骤四，制备负极活性材料浆料，并在其中加入步骤三所得负极聚合物电解质溶液，使负极聚合物电解质的质量为所述负极活性材料质量的6-20%；在铜箔上涂布所得浆料，烘干、制成负极极片；
步骤五，使用微凹网纹辊在隔膜的两面分别涂覆步骤一所得的正极聚合物电解质溶液和步骤三所得的负极聚合物电解质溶液，干燥；
步骤六，使用步骤二所得的正极极片、步骤四所得的负极极片和步骤五所得的隔膜组装电池，使得隔膜上涂有正极聚合物电解质溶液的一面与正极极片接触、隔膜上涂有负极聚合物电解质溶液的一面与负极极片接触；烘干，加入添加剂，所述添加剂为所述正极聚合物基体与所述负极聚合物基体的溶胀剂，所述添加剂的质量为电池中所有正极聚合物基体和负极聚合物基体总质量的4-6倍。
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