[发明专利]一种耐高压全固态锂电池界面层及其原位制备方法和应用

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，公开了一种耐高压电解质界面层及其原位制备方法和应用。本发明的制备方法包括以下步骤：(1)将含氟的丙烯酸酯单体、锂盐混合均匀，制成前驱体；(2)将前驱体、正极、负极和电解质基体组装成电池，前驱体设置于电解质基体与正极材料之间；(3)将电池充电使得丙烯酸酯单体聚合，前驱体固化成聚合物电解质层，即可获得耐高压电解质界面层。本发明使用电化学聚合法，在充电过程中完成聚合，不需要二次组装，由此解决接触不良进而形成空间电荷层及增大接触电阻的技术问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种耐高压电解质界面层及其原位制备方法和应用。

背景技术

全固态电池中存在的正极-电解质界面接触及稳定性问题，包括固-固界面接触不良形成空间电荷层增大内阻、界面副反应及高电压下正极材料结构坍塌、颗粒破碎等问题，一直限制了锂离子电池的全方位产业化。目前普遍认为，将含氟的碱金属盐、溶剂/共溶剂、功能添加剂等，添加到有机碳酸酯基电解质体系中能提高电池的耐高压能力，已有研究人员尝试通过引入含氟聚合物制备耐高压固态电解质，然而，受限于二次组装过程形成的接触电阻，含氟固态电解质在高压锂离子电池的性能优化上仍存在较大挑战。原位人工界面层构筑技术凭借技术难度低、工艺兼容性好等优势成为目前研究最广的界面工程技术之一。

CN 103682354 B公开了一种全固态锂离子电池复合型电极材料及其制备方法和全固态锂离子电池，具体公开了先取0.1～20份聚合物单体、0.1～50份乙二醇衍生物、0.1～10份锂盐、0.1～10份聚合引发剂和50～99.9份增塑剂，配制得到混合溶液，将所述混合溶液通过静电纺丝法、电吹纺丝法、液相喷涂法或印刷法设置在电极活性材料表面，通过热聚合法、电子束聚合法或紫外线聚合法在所述电极活性材料表面聚合生成包覆层，制得全固态锂离子电池复合型电极材料。该技术方法虽然使用了聚合物单体构筑界面层黏结电极与电解质界面，但制备手段主要使用了光、热、电子束引发聚合，在电池的制备中还需要二次组装过程，这一过程容易导致接触不良进而形成空间电荷层及增大接触电阻，还存在改进的空间。

因此，现有技术仍缺少一种能够克服二次组装容易导致接触不良等问题的耐高压电解质界面层制备方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种耐高压电解质界面层的原位制备方法，其目的在于电化学聚合法，在充电过程中引发并完成聚合，不需要二次组装，由此解决接触不良进而形成空间电荷层及增大接触电阻的技术问题。本发明详细技术方案如下所述。

一种耐高压电解质界面层的原位制备方法，包括以下步骤：

(1)将含氟的丙烯酸酯单体、锂盐混合均匀，制成前驱体；

(2)将前驱体、正极、负极和电解质基体组装成电池，前驱体设置于电解质基体与正极之间；

(3)将电池充电使得丙烯酸酯单体聚合，前驱体固化成聚合物电解质层，即可获得耐高压电解质界面层。

所述电化学引发聚合法是通过向工作电极施加引发电压和电流，电极材料向引发剂物质提供电子，引发单体聚合，引发剂产物与电极表面形成共价键。

作为优选，所述充电为恒流充电，充电倍率为0.1-0.5C。

作为优选，所述正极材料为高镍三元正极材料，所述充电的电压窗口为2.8-4.7V。

作为优选，步骤(1)中所述前驱体包括以下质量份数的组成：含氟的丙烯酸酯单体10-90份，锂盐9-50份，引发剂0-5份，优选的，所述丙烯酸酯单体与锂盐的质量比为(1-2):1。