[发明专利]一种室温固态电池锂金属界面修饰方法

说明书

本发明涉及一种室温固态电池的锂金属界面修饰方法，其包括如下步骤：S1、将PEO、LLZTO和锂盐在无氧气氛中加入有机溶剂中，组装成具有负极和复合电解质的电池；S2、在所述电池的负极和复合电解质之间加入LITFSI/AN溶液，利用LITFSI对锂进行修饰后，烘干即可。采用上述发明方法能提供一种固态电池锂金属界面修饰方法，通过该方法能够抑制锂枝晶，同时有效减小界面阻抗，实现固态电池室温工作。其有益细节如下：本发明针性的对固态电池界面阻抗大而且不能室温工作进行固态电池构型设计，有效提升其电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种室温固态电池锂金属界面修饰方法，属于电池制造技术领域。

背景技术

随着化石燃料的大量使用和不断枯竭，绿色可再生能源的开发与有效利用以及环境保护成为全球共同关心的问题。发展能够实现高效能量存储和转换的二次电池不仅关系着国家经济发展和战略安全，而且与人民的生活息息相关，因此受到国内外的广泛关注。锂离子二次电池由于具有能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、工作温度宽和成本低等诸多优点，在消费类电子产品中得到广泛应用，因而在电动汽车和大容量储能快速发展的背景下被寄予了更高的期望：即在能量密度、安全性等方面锂离子二次电池的性能能够大幅提升。

现在对液体锂离子电池研究发现，随着能量密度的提高，安全问题也凸显出来，近几年，无论在消费电子领域的三星和苹果手机，还是电动汽车领域的特斯拉(Tesla)，都无一例外发生事故，这主要是由于锂离子电池的液体电解液易燃烧和爆炸引起。然而，日本、美国等发达国家以及我国都提出了从300Wh kg^-1、400Wh kg^-1到500Wh kg^-1的短期和中长期目标。希望5到10年获得500Wh kg^-1的动力电池。可见，为达到中长期的目标，研究能量密度更高但又不牺牲安全性能的锂二次电池势在必行。

固态金属锂二次电池是采用固体电解质替换液体电解液并结合金属锂负极的电池体系，被认为是极有希望实现能量密度400Wh kg^-1以上的储能体系，研究人员提出高比能、高安全的全固态锂电池是未来十年大容量锂电池的发展路径，也是解决现有锂离子电池安全问题的最有效途径。石榴石结构Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂(LLZTO)具有高离子电导率的陶瓷片可以用于固态锂电池。现在主要采用陶瓷片作为电解质，然而其厚度往往较厚，大约1mm，是液态锂离子电池的PE/PP隔膜(～30μm)的30多倍，而且陶瓷片是脆性的，太薄则无法承受压力，容易断裂而引起固态电池短路。一种解决办法是将无机的LLZTO粉与有机聚合物电解质复合，制成柔性的有机-无机复合膜，发挥两者优势，达到扬长避短的目的。石榴石型陶瓷粉体LLZTO对金属锂稳定且具有较宽的电化学工作窗口，室温电导率可达10^-3S cm^-1以上，是复合电解质的理想材料。而且无机有机复合制作成的电解质膜，易于与传统锂离子电池的工艺衔接，具有较好的机械强度与易加工性，适合规模化生产。此外，相关研究表明PEO(聚氧化乙烯)添加的PEO:LLZTO电解质虽然离子电导率稍低，目前，该电解质无法实现在室温工作，原因在于电解质与负极的界面阻抗较大。

发明内容

本发明针对现有固态电池的问题，提供可行的一种室温固态电池的工艺方法，工艺简单，成本低廉。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种室温固态电池的锂金属界面修饰方法，其包括如下步骤：

S1、将PEO、LLZTO和锂盐在无氧气氛中加入有机溶剂中，组装成具有负极和复合电解质的电池；