[发明专利]一种固态电解质界面修饰方法及其应用

说明书

本发明公开了一种固态电解质界面修饰方法及其应用，所述方法包括如下步骤：步骤一、称取金属盐和PAN溶于DMF中，磁力搅拌直至溶液变为透明粘稠且均匀的溶液，得到静电纺丝前驱体溶液；步骤二、将静电纺丝前驱体溶液转入注射器内进行静电纺丝；步骤三、将静电纺丝后的固态电解质片取下，烘干后在空气中煅烧，得到表面包覆修饰层的固体电解质。上述方法制备得到的表面包覆修饰层的固体电解质可应用于全固态电池中。本发明在固态电解质的表面通过静电纺丝的方法包覆一层交联网状结构的氧化物纳米线，可以在抑制空间电荷层的同时改善电极与电解质之间的接触问题，增大接触面积。

技术领域

本发明属于全固态锂电池技术领域，涉及一种固态电解质界面修饰方法及其应用。

背景技术

自1991年日本索尼公司首次实现锂离子电池商业化以来，液态锂离子电池被看作是最有潜力的能量存储装置，并且在电池市场中占据重要位置。但常见的液态锂离子电池使用的都是有机体系的电解液，在过充或者短路情况下会导致电池的温度升高。电池的温度升高会加剧电解液与电极之间的反应，从而产生更多的热量和气体，造成电解液泄漏，易燃的有机电解液碰到氧气，在高温下容易着火甚至是爆炸。因此，目前，安全性是阻碍液态锂离子电池广泛应用的一个重要因素。此外，液态锂离子电池的工作温区比较窄，液态电解液在低温下容易转化为固体，电池内阻增大，低温下的离子电导率明显下降，严重影响电池性能。采用固体电解质则可以从根本上避免液体电解液带来的副反应、泄露、腐蚀等问题，从而有望显著延长服役寿命并从根本上保证锂离子电池的安全性，提高能量密度、循环性、服役寿命，降低电池成本。但由于全固态锂电池正极与电解质之间的界面接触属于固体与固体接触，产生严重的界面效应以及界面处的元素扩散问题，导致界面阻抗大大增加，严重影响了全固态电池的性能。所以降低固态电池的界面接触阻抗是提升全固态锂电池放电性能的关键。现在最常用的办法是对正极材料进行表面包覆来抑制空间电荷层的形成和元素之间的相互扩散，其中包覆物通常为氧化物、含锂的过渡金属氧化物或氟化物等。

CN103633329A公开了一种全固态锂离子电池复合型正极材料的制备方法，包覆层的材料为一种或多种含锂过渡金属氧化物，包覆层能有效抑制空间电荷层的形成，改善电极/无机固态电解质界面，有助于降低全固态锂离子电池界面电阻，从而提高全固态电池的循环稳定性和耐久性。但是这种对正极材料的包覆虽然对缓解界面效应有所帮助，但不能解决电极材料与电解质固体之间接触不良的问题。

综上所述，本领域急需寻求一种可以显著降低全固态锂电池界面电阻的方法，改善界面问题一直是本领域的热门研究课题。

发明内容

为了解决现有的全固态锂电池正极界面接触问题，降低界面电阻，提高全固态锂电池的放电性能与能量密度，本发明提供了一种固态电解质界面修饰方法及其应用。本发明在固态电解质的表面通过静电纺丝的方法包覆一层交联网状结构的氧化物纳米线，可以在抑制空间电荷层的同时改善电极与电解质之间的接触问题，增大接触面积。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种固态电解质界面修饰方法，包括如下步骤：

步骤一、称取2~4g金属盐和1.2~2.4g聚丙烯腈（PAN）溶于40~80mL二甲基甲酰胺（DMF）中，60~90℃下磁力搅拌6~10h，直至溶液变为透明粘稠且均匀的溶液，得到静电纺丝前驱体溶液；

步骤二、将静电纺丝前驱体溶液转入20mL注射器内，然后将置于静电纺丝设备的推注架上，以铝箔为接收板，将固态电解质片固定在铝箔上，正高压置于针头上，负高压置于接收板上，开始进行静电纺丝；

步骤三、将静电纺丝后的固态电解质片取下，置于80~120℃干燥箱内6~8h，烘干后的固体电解质片在空气中煅烧，烧结程序为250~350℃烧结2~4h，然后在650~850℃下烧结3~6h，得到表面包覆修饰层的固体电解质。