[發明專利]高可靠水體系金屬鋰電池的制備方法

在審

• 申請號: 201310648329.4
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN104681883A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 徐志彬;桑林;郝明明;孫文彬;丁飛
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01M10/38
• 分類號: H01M10/38;H01M10/36
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

技術領域

本發明屬于鋰電池材料技術領域，特別是涉及高可靠水體系金屬鋰電池的制備方法。

背景技術

高可靠水體系金屬鋰電池作為可長期儲備并具有更高比能量和比功率潛力的電化學體系而成為鋰系列電池研發的一個新興的重要方向。高可靠水體系金屬鋰電池的理論比能量遠高于傳統的化學電源體系，是常規鋰電池能量的十倍以上。因金屬鋰很容易被水腐蝕析氫，造成容量的損失和安全隱患，目前的高可靠水體系金屬鋰電池主要采用微晶玻璃陶瓷電解質片來保護金屬鋰。微晶玻璃陶瓷電解質片是電子絕緣體，但是能夠在電場作用下實現鋰離子的傳導，由于膜層本身結構致密，因此它能夠完全阻擋水分子的穿透，避免水直接接觸到金屬鋰的表面發生析氫放熱反應。

目前，常規封裝高可靠水體系金屬鋰電池的方法大多通過熱熔膠封裝微晶玻璃陶瓷電解質片，由于微晶玻璃陶瓷電解質片與熱熔膠長時間處于有機電解液和水系電解液環境下會在界面發生脫離，這樣電池在長時間儲存及放電過程中從會有泄露失效甚至發生爆炸的危險。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種有效防止電池密封界面脫離造成電池泄露，保證電池長時間儲存安全的高可靠水體系金屬鋰電池的制備方法。

本發明包括如下技術方案：

高可靠水體系金屬鋰電池的制備方法，包括通過熱熔膠，將金屬鋰密封封裝在鋁塑膜和微晶玻璃陶瓷電解質片形成的密封空間，其特點是：包括以下順序的制作步驟：

⑴先后對微晶玻璃陶瓷電解質片表面進行拋光、預處理；

⑵在預處理后的微晶玻璃陶瓷電解質片一面上靠近四周處制作金屬過渡層；

⑶將步驟⑵制作微晶玻璃陶瓷電解質片上的金屬過渡層通過熱熔膠與鋁塑膜進行密封封裝成一體，在干燥氣氛下注入電解液，完成本發明高可靠水體系金屬鋰電池的制作過程。

本發明還可以采用如下技術措施：

所述微晶玻璃陶瓷電解質片表面拋光過程包括：用5000～7000目的拋光砂紙，通過研磨拋光機在微晶玻璃陶瓷電解質片一面進行轉速80～150rpm、10～30min的拋光。

所述微晶玻璃陶瓷電解質片預處理過程包括：

⑴在超聲波清洗機中，用乙醇或丙酮有機溶劑對微晶玻璃陶瓷電解質片超聲浸泡5～30min，除去微晶玻璃陶瓷電解質片的表面油污；

⑵將除去油污后的微晶玻璃陶瓷電解質片在濃H₂SO₄+K₂Cr₂O₇洗液中浸泡1～20min；

⑶用去離子水將洗液浸泡后的微晶玻璃陶瓷電解質片超聲清洗3～6次，每次超聲清洗的時間為5～15min；

⑷將清洗后的微晶玻璃陶瓷電解質片置于真空干燥箱，50～100℃溫度下干燥3～12h，完成微晶玻璃陶瓷電解質片的預處理過程。

所述步驟⑵中金屬過渡層的制作過程包括：

⑴采用磁控濺射設備，在惰性氣體Ar環境中，將與鋁塑膜粘接部位的微晶玻璃陶瓷電解質片表面沉積一層鋁、鈦或鎳層作為金屬過渡層；

⑵對金屬過渡層分別進行脫脂、出光和鈍化處理。

所述脫脂處理為將金屬過渡層在濃度為1～5%的C106脫脂液中浸泡10～60s，取出后用去離子水沖洗30～180s；所述出光處理為將脫脂處理后的金屬過渡層在濃度為30～80%D140的出光液中浸泡5～30s，取出后用去離子水沖洗30～180s；所述鈍化處理為將出光處理后的金屬過渡層在濃度為1～10%的B901鈍化液浸泡30～120s，取出后用去離子水沖洗30～180s。

本發明具有的優點和積極效果：

1、本發明通過在表面進行拋光、預處理的微晶玻璃陶瓷電解質片，除去了其表面附著的雜質和油污，并通過洗液的作用除去表面不利基團，增加了在其表面沉積金屬等物質時的結合力，之后采用磁控濺射方式在微晶玻璃陶瓷電解質片與鋁塑膜站接處的部位沉積一層金屬作為金屬過渡層，有效防止了有機電解液和水系電解液長時間浸泡條件下金屬層與微晶玻璃陶瓷電解質片發生脫離的現象，避免了因密封界面脫離造成的電池泄露，保證電池長時間穩定存儲及放電，大大調高了水體系金屬鋰電池的安全性。

2、本發明采用處理液對過渡金屬層進行表面處理，加強連過渡金屬層表面由非極性、難粘性轉為有一定極性、易粘性和親水性，進一步加強了過渡金屬層與熱熔膠之間的粘接性，有效提高了過渡金屬層與熱熔膠長期可靠的密封性。

附圖說明