[发明专利]改善固体电池界面接触的方法

说明书

本发明公开了一种改善固体电池界面接触的方法，它按下列步骤进行：首先将半成品固体电池放置到60℃～80℃环境中加热，取用专配的聚氧化乙烯溶液，在于‑70KPa以下的真空环境下，将量取的聚氧化乙烯溶液分次注入到半成品固体电池中；每次注入后仍然保持真空至少1min，然后改为加压工况；接着转至60℃～80℃、‑70KPa以下环境中静置，最后在室温环境下固化成固态电池成品。本发明在固态电池内的活性物质与固态电解质界面之间，通过注入具有易流淌特性的聚氧化乙烯溶液，待干燥处理后通过填充界面空隙后改善固固界面结合质量，使锂离子传输通道更加畅通，可显著提高固态电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及一种化学电源，具体地讲，本发明涉及一种固体电池，特别是改善固体电池界面接触的方法，该技术方案属于化学电池技术领域。

背景技术

全固态锂电池属于一种新型电池，特别适合高端装备配套的电源。全固态电池相对于常规锂电池的区别，主要体现在配套的电解质物理状况不同。电池内置的电解质由液态转换成固态，决不是一个简单的等效替换问题，而是涉及组分、工艺及结构等技术问题。因为，锂电池体系中的电极材料与电解质的结合界面，由固液结合界面转换成固固结合界面，这两种界面物理状态存在本质性的差别，并且影响锂电池的性能。常识可知，固固结合界面之间无润湿性，再加上配套的常规固体电解质材料致密性不高，电极表面平整度差等因素，造成固体电解质与电极界面接触不充分，直接影响组分的扩散和反应效率，易形成空间电荷层，这些不良因素导致产品内阻大、循环性能变差。针对上述现实问题，本行业开展了相关技术研究，已取得一些成果。例如，中国专利公开号：CN107240718A公开了一种固态电池及制备方法，该技术方案的核心是对内置堆垛结构进行快速界面加热，使得电极层中的活性材料颗粒和固体电解质颗粒中的至少一种发生界面熔化，从而实现活性材料颗粒与固体电解质颗粒相连接。此方法尽管有效，但仅解决了活性材料与固体电解质接触点界面连接问题，两者之间仍然有很多空隙。由于空隙直接阻碍锂离子的传输，因此制成的全固态锂电池性能仍然达不到预期。

发明内容

本发明主要针对现有固态电池内置活性物质与固态电解质界面结合质量不佳的问题，提出一种改善固体电池界面接触的方法，该方法简便、配套设施要求低、实施容易，能够显著提升界面结合质量。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

改善固体电池界面接触的方法，其改进之处在于按下列步骤进行：

a、首先，将已完成主体构件安装的半成品固体电池放置到60℃～80℃环境中实施整体加热；

b、取用专配的聚氧化乙烯溶液，要求聚氧化乙烯溶液温度与已加热的半成品固体电池温差不超过5℃；

c、在-70KPa以下的真空环境下，将量取的聚氧化乙烯溶液分批注入到半成品的固体电池内腔中，每次注入后仍然保持真空至少1min，然后改为加压工况，施加压力0.1MPa～0.3MPa并保压至少3min；

d、接着转至60℃～80℃、-70KPa以下环境中静置24h～72h；

e、最后在室温环境下固化成固态电池成品。

作为进一步改进方案，将量取的聚氧化乙烯溶液均分5～10份，然后分别注入到半成品的固体电池内腔中。

作为进一步改进方案，将量取的聚氧化乙烯溶液不等量分成5～10份，然后分别注入到半成品的固体电池内腔中。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、聚氧化乙烯溶液在真空条件下注入固体电池内腔中，然后改施正压夯实，如此交替作业填实质量好，而且操作简便。

、在固态电池内置的活性物质与固态电解质界面之间，通过注入具有易流淌特性的聚氧化乙烯溶液，待干燥处理后直接改善固固界面结合质量，使锂离子传输通道更畅通，可显著提高固态电池的循环寿命。