[發(fā)明專利]降低固態(tài)電解質(zhì)/鋰負(fù)極界面阻抗的鋰片、制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811550530.8
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109659500B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝科予;沈超;侯倩
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01M4/1395
• 分類號: H01M4/1395;H01M4/134;H01M4/36;H01M4/38;H01M10/0525;H01M10/0566;H01M10/058
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 李振瑞

本發(fā)明公開了一種降低固態(tài)電解質(zhì)/鋰負(fù)極界面阻抗的鋰片的制備方法，包括以下步驟：S1、分別稱取小分子固態(tài)溶劑和鋰鹽，備用；其中，小分子固態(tài)溶劑和鋰鹽的質(zhì)量比為70?95:5?30；S2、將S1中稱取的小分子固態(tài)溶劑溶解在有機(jī)溶劑中，在室溫下攪拌24h，得到混合溶液，接著將S1中稱取的鋰鹽加入混合溶液中溶解，得到小分子電解質(zhì)溶液；S3、將S2中得到的小分子電解質(zhì)溶液涂覆于鋰片的表面，然后在一定溫度下真空干燥，即得到所述降低固態(tài)電解質(zhì)/鋰負(fù)極界面阻抗的鋰片。本發(fā)明還公開了該鋰片在全固態(tài)鋰電池上的應(yīng)用，該鋰片在全固態(tài)鋰電池充放電過程中，能夠降低固態(tài)電解質(zhì)與鋰片之間界面阻抗，改善電池循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種降低固態(tài)電解質(zhì)/鋰負(fù)極界面阻抗的鋰片、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

鋰金屬作為一種具有高比容量(3861mAh/g)和低電極電勢(-3.04V vs SHE)的材料，其作為電池負(fù)極材料，可顯著提升電池的能量密度，但電池在充放電過程中鋰枝晶的生長會刺穿隔膜，造成電池短路，帶來安全隱患。而固態(tài)電解質(zhì)優(yōu)異的機(jī)械性能可以保護(hù)電池防止鋰枝晶刺穿，這就為鋰金屬在固態(tài)電池中的應(yīng)用提供了可能性。然而，全固態(tài)鋰電池在充放電過程中，鋰金屬與固態(tài)電解質(zhì)之間的物理固-固接觸會產(chǎn)生極大的界面阻抗，對電池的性能產(chǎn)生很大的影響。

近年來，研究者們嘗試了多種方法，試圖降低無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)和鋰金屬負(fù)極之間的界面阻抗。常用的方法有電解質(zhì)表面修飾、金屬鋰表面修飾和增加聚合物薄膜三種途徑，如通過引入聚合物緩沖層構(gòu)造雙層電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，構(gòu)造Li_y-M(M＝Sn，Si，Ge)合金負(fù)極，或通過PECVD、磁控濺射、ALD等技術(shù)于電解質(zhì)表面沉積一層功能層以降低無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)和鋰金屬負(fù)極之間的界面阻抗，然而這些修飾方法或操作條件要求高，又或是會影響電池的能量密度。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種降低固態(tài)電解質(zhì)/鋰負(fù)極界面阻抗的鋰片、制備方法及應(yīng)用。

本發(fā)明的第一個目的是提供一種降低固態(tài)電解質(zhì)/鋰負(fù)極界面阻抗的鋰片的制備方法，包括以下步驟：

S1、分別稱取小分子固態(tài)溶劑和鋰鹽，備用；其中，小分子固態(tài)溶劑和鋰鹽的質(zhì)量比為70-95:5-30，所述小分子固態(tài)溶劑包括N-二乙基-N-甲基-N-(正丙基)銨三氟甲基三氟硼酸鹽或鄰苯二甲腈；

S2、在充滿氬氣的手套箱中，將S1中稱取的小分子固態(tài)溶劑溶解在有機(jī)溶劑中，在室溫下攪拌24h，得到混合溶液，接著將S1中稱取的鋰鹽加入混合溶液中溶解并攪拌均勻，得到小分子電解質(zhì)溶液；

S3、將S2中得到的小分子電解質(zhì)溶液涂覆于鋰片的表面，然后在一定溫度下真空干燥，即得到所述降低固態(tài)電解質(zhì)/鋰負(fù)極界面阻抗的鋰片；

其中，S1步驟和S2步驟的操作過程均在充滿氬氣的手套箱中進(jìn)行。

優(yōu)選的，在S2中，混合溶液的濃度為0.5-2.0mol/L。

優(yōu)選的，在S1中，鋰鹽為無機(jī)鋰鹽、有機(jī)鋰鹽中的一種或兩種。

優(yōu)選的，無機(jī)鋰鹽為高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、三氟甲磺酸鋰、硝酸鋰中的一種。

優(yōu)選的，有機(jī)鋰鹽為二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、二草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰中的一種。

優(yōu)選的，在步驟S2中，有機(jī)溶劑為無水乙腈、四氫呋喃、1,3-二氧戊環(huán)、1,2二甲氧基乙烷、碳酸丙烯酯中的一種或兩種以上組合。

優(yōu)選的，在步驟S3中，小分子電解質(zhì)溶液涂覆采用旋涂、噴涂或刮涂的方法進(jìn)行。

本發(fā)明的第二個目的是提供一種上述制備方法制備得到的降低固態(tài)電解質(zhì)/鋰負(fù)極界面阻抗的鋰片。