[发明专利]一种全固态锂金属电池的热处理方法

说明书

本发明涉及一种全固态锂金属电池的热处理方法。所述方法包括以下步骤：在惰性气氛中，对循环后的全固态锂金属电池进行热处理，得到处理后的全固态锂金属电池。本发明提供的热处理方法，减少循环中生成的锂枝晶，避免锂枝晶的持续生长，有效减缓全固态锂金属电池的循环失效；同时液化的锂能够和电解质更好的贴合，降低电解质和负极的界面电阻；所述方法操作简单，有效解决全固态锂金属电池锂枝晶和界面接触的问题，提升循环后全固态锂金属电池的容量，延长了全固态锂金属电池的使用寿命，具有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及锂金属电池技术领域，具体涉及一种全固态锂金属电池的热处理方法。

背景技术

锂离子电池能量密度高、输出功率大，绿色环保对环境友好，不含有铅、镉、汞等有毒物质，在新能源汽车、储能方面有着广泛的应用前景。目前商用的锂电池中使用的负极大部分为石墨负极，石墨负极的理论容量372mAh/g，实际使用过程中可达到360mAh/g左右；而使用锂金属作为负极，理论容量可以提升10倍以上，达到3860mAh/g，但是金属锂电极在充放电过程中易产生锂枝晶，在反复充放电过程中不断生长，直到刺穿隔膜造成电池短路，甚至爆炸，严重限制了锂金属电池的发展。

CN108899472A公开了一种通过在锂金属表面压制一层50-100μm的海绵层(聚氨酯海绵、橡胶海绵或者三聚氰胺海绵中的一种或几种)，替代隔膜隔离正负极，使用海绵这种弹性材料降低锂金属负极在充放电过程中形变带来的影响。但是该方法中使用的液态电解液的热稳定性不足，在短路失效时容易产生爆炸燃烧的风险。

目前锂电池使用的电解液中电解质主要为LiPF₆，在EMC和DMC溶剂在215℃下发生复杂的热分解反应，而且在锂电池中负极的SEI膜分解和电解液的反应在100℃左右就会开始。使用锂镧锆氧固态电解质(LLZO)能够有效的提升锂电池的热稳定性，减少电解质的热分解，同时减少了电芯短路后引起爆炸起火的风险。

CN209447927U公开了一种通过在固态电解质表面喷涂一层2μm的负极保护层，通过挤压与锂箔片负极压制成一体，最终形成正极集流体、正极材料层、固态电解质层、锂负极保护层、金属锂箔片、负极集流体顺序层叠结构，通过设置一层负极保护层改善负极和固态电解质接触的化学稳定性问题以及循环后锂枝晶产生刺穿固态电解质带来的短路失效问题。该方法中，每层材料都需要进行涂覆挤压，工序多，制程控制要求和环境控制要求非常高。

因此，如何简单有效的抑制锂枝晶的持续生长，改善负极与电解质界面接触的问题，成为目前亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种全固态锂金属电池的热处理方法，所述方法对循环后的全固态锂金属电池进行热处理，简单有效的抑制锂枝晶的持续生长，降低电解质和负极的界面电阻，改善全固态锂金属电池锂枝晶和界面接触的问题，降低了电芯失效后爆炸燃烧的风险。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种全固态锂金属电池的热处理方法，所述方法包括以下步骤：

在惰性气氛中，对循环后的全固态锂金属电池进行热处理，得到处理后的全固态锂金属电池。

本发明提供的热处理方法，针对循环后的全固态锂金属电池，通过热处理将锂负极熔融，恢复成循环前的状态，避免锂枝晶的持续生长，有效减缓全固态锂金属电池的循环失效；同时液化的锂能够和电解质有效贴合，降低电解质和负极的界面电阻；所述方法操作简单，有效解决全固态锂金属电池锂枝晶和界面接触的问题，提升循环后全固态锂金属电池的容量，延长使用寿命，具有较高的应用价值。

所述循环后的全固态锂金属电池的锂负极片表面形成锂枝晶，影响性能，若锂枝晶继续生长，会刺穿电解质与正极片接触，造成电池失效。

优选地，所述惰性气氛的气体包括氮气、氩气或氦气中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性组合：氮气和氩气、氮气和氦气等。