[发明专利]一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法、锂电芯结构

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法及锂电芯结构。一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法，包括如下步骤：提供固态电解质膜；在固态电解质膜上形成电极活性材料层以形成预电芯层结构；以预定热压合温度以及预定压制压力，对预电芯层结构进行热压合处理，预定热压合温度及预定压制压力为固态电解质膜由固相变为流动相的临界温度及临界压力。在预定的热压合温度以及压制压力下，所述固态电解质膜从固相转变为液相，很好的减小所述固态电解质膜和电极活性材料层之间的界面阻抗，提高导电离子在所述固态电解质膜和电极活性材料层之间传导性能。

【技术领域】

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法及锂电芯结构。

【背景技术】

硫化物固态电解质膜拥有高离子导率和优异的界面接触特性，适用于构建高性能的固态锂硫电池，而固态锂硫电池也因其高安全性和极高理论能量密度而受到广泛关注。电解质/电极界面高的界面阻抗是全固态锂离子电池面临的一个关键问题,它限制了电池的倍率性能和功率密度。高界面阻抗主要归因于固体电极/固体电解质界面接触不良、界面接触在电池充放电过程中由于相变或体积变化所导致的劣化与力学失效，离子导电界面层的劣化等，而解决固-固界面的接触问题是最根本的。

制备全固态锂硫电池的现有方法中，对固-固界面粘附性的改善主要是对电极以及电解质材料的优化选择，固态电解质膜与电极结构之间的导电率还不能令人满意，需要对固-固界面做出进一步改善。我们知道，固-液界面具有良好的性能，因此在本发明中，基于高温高压压合技术，利用硫化物在临界压力下转变为流动相的特性，改善固-固界面，使其具有良好的接触性能。

【发明内容】

为克服目前全固态锂硫电池的固态电解质膜和电极之间界面问题，导致全固态锂硫电池电池性能不理想的问题，本发明提供一种能改善固态电解质膜和电极结构之间的界面阻抗，提高全固态锂硫电池导电性能的固态电解质膜电芯层结构界面处理方法。

本发明为了解决上述技术问题，提供一技术方案如下：一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法，包括如下步骤：

提供固态电解质膜；

在所述固态电解质膜上形成电极活性材料层以形成预电芯层结构；

以预定热压合温度以及预定压制压力，对所述预电芯层结构进行热压合处理，所述预定热压合温度及预定压制压力为所述固态电解质膜由固相变为流动相的临界温度及临界压力。

优选地，所述固态电解质膜包括Li-Ge-P-S类型中的一种或者几种组合物，所述热压合处理过程中的热压合温度为：80-200℃，压制压力为：200-300MPa。

优选地，所述电极活性材料层包括电极活性材料，所述电极活性材料包括正极活性材料和/或负极活性材料，所述正极活性材料为LiCoO2，LiNiO2，LiVO2，LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂，LiMn₂O₄，LiMnO2，LiFePO₄，LiMnPO₄，LiNiPO₄，Li2FeSiO₄中的一种或者任几种组合物，所述负极活性材料为石墨、Li金属、Si中的一种。

优选地，对所述预电芯层结构进行热压合处理的处理时间为1-20min。

优选地，对所述预电芯层结构进行热压合处理的过程中，热压合温度以1-5℃/min的速度升高至达到预定热压合温度，压制压力以10-20MPa/min的速度升高至达到预定压制压力。

优选地，对所述预电芯层结进行热压合处理之前对所述预电芯层结构进行预热处理，预热时间为：10-20min，预热处理的温度范围为：50-70℃。