[發(fā)明專利]一種等離子體界面修飾石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011124080.3
• 申請(qǐng)日: 2020-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112331907A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁風(fēng);黃健;侯敏杰;楊瀉鋮;張達(dá);戴永年
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M10/056
• 分類號(hào): H01M10/056;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳國(guó)新南方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44374
• 代理人: 孫麗麗

本發(fā)明公開(kāi)了一種等離子體界面修飾石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的方法，屬于能源材料領(lǐng)域。本發(fā)明采用等離子體對(duì)石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)表面進(jìn)行活化處理，改善了石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)與固態(tài)電極的兼容性，降低了石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的界面阻抗以及使用所述石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)鋰電池的極化，增加了固態(tài)電池的循環(huán)壽命以及石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。本發(fā)明方法周期短、成本低廉，可進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)固態(tài)電解質(zhì)在商業(yè)化中的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源材料領(lǐng)域，特別涉及一種等離子體界面修飾石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的方法。

背景技術(shù)

自21世紀(jì)以來(lái)，人類社會(huì)在迅猛發(fā)展，人類享受著諸多科技帶來(lái)的好處，但同時(shí)也不得不去面對(duì)各種環(huán)境問(wèn)題諸如：日益枯竭的化石燃料資源，日趨明顯的全球溫室效應(yīng)等，這迫使人類必須改變當(dāng)前的能源消耗模式，大力發(fā)展可再生的清潔能源。與此同時(shí)，鋰離子電池作為清潔能源的高效儲(chǔ)能器件引起了廣泛關(guān)注。

目前，鋰離子電池是基于有機(jī)電解質(zhì)來(lái)進(jìn)行鋰離子傳導(dǎo)的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換。然而，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中鋰離子電池通常會(huì)受到有機(jī)液體電解質(zhì)電化學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能差等問(wèn)題的限制，并且存在尤為突出的安全問(wèn)題，容易發(fā)生揮發(fā)、泄漏、燃燒、爆炸等重大安全隱患。

近年來(lái)，由于鋰金屬負(fù)極具有高質(zhì)量比容量(3860mAh/g)以及低的電化學(xué)電勢(shì)(對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氫電極-3.04V)被視作下一代高能量密度電池的關(guān)鍵負(fù)極材料。但是，鋰金屬作為負(fù)極時(shí)，鋰枝晶的生長(zhǎng)會(huì)刺穿隔膜造成電池內(nèi)部短路。使用固態(tài)電解質(zhì)能夠有效地抑制鋰枝晶帶來(lái)的短路問(wèn)題。

此外固態(tài)電解質(zhì)具有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：1)高安全性，且避免泄漏和可燃性問(wèn)題的發(fā)生；2)可拓展的電化學(xué)窗口；3)高能量密度。因此，固態(tài)鋰電池的開(kāi)發(fā)不僅具有重要的應(yīng)用前景，足以引起儲(chǔ)能器件與應(yīng)用的革命性變化，且對(duì)國(guó)家安全等戰(zhàn)略也有非常重要的作用。根據(jù)使用固態(tài)電解質(zhì)的種類，固態(tài)鋰電池主要可以分為無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)電池和聚合物電池等。然而，目前開(kāi)發(fā)性能優(yōu)越的固態(tài)鋰電池，仍然面臨諸多科學(xué)與技術(shù)挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體界面修飾石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的方法，使得固態(tài)電解質(zhì)界面修飾工藝簡(jiǎn)單、安全可靠、成本低廉，且界面阻抗減小，進(jìn)而使用上述石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)鋰電池的循環(huán)壽命更長(zhǎng)，性能更優(yōu)越。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種實(shí)施例提供的等離子體界面修飾石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的方法包括以下步驟：

石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的制備：按預(yù)設(shè)比例稱取聚合物與石榴石型固態(tài)電解質(zhì)粉末，先將所述聚合物溶于溶劑中攪拌第一預(yù)定時(shí)間后得到均勻的第一混合溶液，再加入所述石榴石型固態(tài)電解質(zhì)粉末至所述第一混合溶液并攪拌第二預(yù)定時(shí)間得到第二混合溶液，然后將所述第二混合溶液澆注到預(yù)設(shè)模具中，再進(jìn)行真空干燥以去除所述溶劑并成型為石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜，從所述預(yù)設(shè)模具中取出所述石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜并進(jìn)行輥壓，得到厚度均勻的石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)；及

等離子體活化處理：對(duì)所述石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的表面進(jìn)行等離子體活化處理，得到活化的所述石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，上述等離子體界面修飾石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的方法中，采用等離子活化處理對(duì)所述石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的表面進(jìn)行等離子體活化處理，使得所述石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)增加固-固界面兼容性，界面阻抗降低，電池的極化降低，并延長(zhǎng)使用上述等離子體界面修飾石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池的循環(huán)壽命，且性能優(yōu)越。此外，上述等離子體界面修飾石榴石型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的方法工藝流程簡(jiǎn)單，基本不涉及復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程，降低了能耗和設(shè)備的投資。另外，本發(fā)明的任何工藝環(huán)節(jié)基本沒(méi)有“三廢”的產(chǎn)生，符合綠色產(chǎn)業(yè)理念，對(duì)環(huán)境友好。