[发明专利]原子层沉积处理提升固态电池用正极循环稳定性的方法

说明书

本发明涉及一种原子层沉积处理提升固态电池用正极循环稳定性的方法。本发明属于固态电池技术领域。原子层沉积处理提升固态电池用正极循环稳定性的方法，采用以下两种工艺过程,一是，将正极活性材料、导电剂、粘结剂以及有机溶剂混合，通过球磨或搅拌得到正极浆料，涂覆到正极集流体上，烘干；原子层沉积处理正极电极，在正极电极颗粒空隙及表面沉积过渡层；将聚合物电解质溶液喷涂或涂覆在电极表面，烘干；二是，将正极活性材料、导电剂、粘结剂、聚合物、锂盐以及有机溶剂混合，涂覆到正极集流体上，烘干；原子层沉积处理正极电极，在正极电极颗粒空隙及表面沉积过渡层。本发明具有极大提升固态电池正极充放电过程中的稳定性等优点。

技术领域

本发明属于固态电池技术领域，特别是涉及一种原子层沉积处理提升固态电池用正极循环稳定性的方法。

背景技术

目前，在锂离子电池中，由于大量使用酯类、醚类等易燃的有机电解液，存在严重的安全隐患，当电池因为任何原因短路时，电池内能量会在短时间以热的形式释放出来，点燃这些作为溶剂的醚类，引发爆炸。以固体电解质替代有机电解液的固态锂电池，有望彻底解决电池的安全性问题，因而固体电解质取代传统液体有机电解液的固态锂电池正吸引越来越多的关注。

当前固态电池仍然沿用传统锂离子电池的钴酸锂、锰酸锂及磷酸亚铁锂等正极材料，而固态电池的能量密度主要取决于正极材料，因而筛选具有高能量密度的新型正极材料就显得非常重要。但在固态电池研制过程中，由于固体电解质材料区别于液态电解液，一方面高容量和高电压等正极材料可能与电解质材料化学或电化学不稳定，另一方面来说，正极材料在充放电过程中的体积形变导致电极活性材料与固体电解质脱离接触，这两方面都造成正极活性物质容量衰减，从而导致固态电池循环稳定性差。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的高能正极材料在固态电池体系中存在的稳定性差、循环寿命短等问题，而提供一种原子层沉积处理提升固态电池用正极循环稳定性的方法。

本发明的目的是提供一种利用原子层沉积技术在固态电池正极内部沉积一层致密的过渡层，可以抑制正极活性物质充放电过程中的体积膨胀，隔绝正极活性物质与电解质材料的物理接触，同时具有离子导通能力，极大地提升固态电池正极充放电过程中的稳定性等特点的原子层沉积处理提升固态电池用正极循环稳定性的方法。

原子层沉积(ALD)是通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基底上化学吸附并反应而形成沉积膜的一种技术，该技术可以将物质以单原子膜形式一层一层地镀在基底表面。原子层沉积技术由于其沉积参数的高度可控型(厚度，成份和结构)，优异的沉积均匀性和一致性使得其在微纳电子和纳米材料等领域具有广泛的应用潜力。根据该技术的反应原理特征，各类不同的材料都可以沉积出来，已经沉积的材料包括金属、氧化物、碳(氮、硫、硅)化物、各类半导体材料和超导材料等。

本发明原子层沉积处理提升固态电池用正极循环稳定性的方法，具体步骤如下：

方案(一)：

1.电极制备：将正极活性材料、导电剂、粘结剂以及有机溶剂混合，通过球磨或搅拌得到正极浆料，将正极浆料涂覆到正极集流体上，烘干后得到电极。

2.原子层沉积处理正极电极：将1)所述正极电极置于原子层沉积设备腔室中，将气相前驱体脉冲通入腔室反应，以在正极电极颗粒空隙及表面沉积过渡层。

3.固体电解质溶液处理：将聚合物电解质溶液喷涂或涂覆在2)所述电极表面，之后烘干得到固态电池正极电极。

4.电池组装：将3)所述正极电极先后与固体电解质膜、负极层叠组装，得到固态电池。

方案(二)：

1.电极制备流程：将正极活性材料、导电剂、粘结剂、聚合物、锂盐以及有机溶剂混合，通过球磨或搅拌得到正极浆料，将正极浆料涂覆到正极集流体上，烘干后得到正极电极。