[发明专利]一种用电化学氧化还原方法制备的半固态/固态电池及方法

说明书

本发明提供了一种用电化学氧化还原方法制备的半固态/固态电池及制备方法，将电解液的各个组分在电极表面反应、聚合，将已经具有SEI膜结构电池的液态电解液进行不完全或完全固化，制成半固态/固态电池。电解液包括至少两种催化功能基团的有机或无机化合物作为添加剂，催化功能基团选自羟基基团、羧基基团，醛基基团，脂基基团，胺基基团，酰胺基基团，烯烃基基团。添加剂可加快电池里面的液态电解液全部或部分固化，该添加剂在电池进行活化和充放电时，将加快液态电解液固化，从而保证电池的使用性能和安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种用电化学氧化还原方法制备的半固态/固态电池。

背景技术

锂离子电池的发展已经深入到了人民日常生活的各个方面。从太空、海底、高寒、高热等各种环境、各个领域都在使用锂离子电池。目前，在实际应用技术上，还是以液态有机电解液为主的锂电占据绝对优势。公认会更安全的固态电池在下一代的锂离子电池上，给予很高的期待。但是，目前的固态电池，由于界面效应和一些副反应的问题，引起的电池的寿命问题一直阻碍了其发展。

关于不同相界面问题，在目前广泛使用的液态锂电池里面，也存在固态电极和液态电解液之间的界面问题；同时，还有电池的正负极活性材料和导电剂等的界面问题。为什么液态电池能解决了这些界面的问题，是因为有SEI膜的产生——固态电化学界面，SEI使得界面的问题得到解决。经过几十年的研究，液态电池的SEI得到了很大发展，使得其电池的各种性能得以提高。

在固态电池上，一般的将两种或以上的固态物质混合时，不能在界面间形成这种SEI膜，使得不同相界面不能有很好的电化学传导。因此，目前固态电池的制备过程存在的界面效应和一些副反应的问题难以解决。

发明内容

本发明提出了一种用电化学氧化还原方法制备的半固态/固态电池，为解决不同相界面不能有很好的电化学传导的问题，本发明先利用液态电池本身的特性，先制造出一般的液态电池，在电池进行活化的时候，先产生SEI膜；再在一定的温度和压力下进行进一步的充放电；利用我们添加的催化剂（添加剂），该催化剂通过适当地筛选和不同比例浓度的添加到电池的电解液中后，可以使电解液的组分在较低的温度和压力下即可使得液态电解液的各个化学成分在正负极表面发生电化学氧化还原反应，将已经浸透好的液态电解液电池进行聚合，固化。使液态电解液在电池内部形成一个接近固态溶液的状态。这样通过保留正负极的SEI作为结合部的介质，解决了其他方法带来的界面效应问题。

实现本发明的技术方案是：

一种用电化学氧化还原方法制备半固态/固态电池的方法，将电解液的各个组分在电极表面反应、聚合，将已经具有SEI膜结构电池的液态电解液进行不完全或完全固化，制成半固态/固态电池。

利用电化学氧化还原方法，将电解液的各个组分在电极表面反应，聚合，将已经具有SEI膜结构电池的液态电解液进行完全固化，制成固态电池。当电池的电解液全部为固态时，在发生电池破裂时，不会有易燃的有机电解液溶剂泄露，引发起火燃烧。同时由于没有液态电解液存在，其电池的高温性能和高温的安全稳定性也有很大提高。

将电解液的各个组分在电极表面反应，聚合，将已经具有SEI膜结构电池的液态电解液进行不完全固化，从而制造成半固态电池。提高电池的性能。半固态 ，保留少于20%的液态电解液。半固态电池，由于液态电解液溶剂含量为一般电池电解液含量的20%以下，在电池破裂时，也很难有液态电解液泄露，引发起火燃烧。同时由于没有液态电解液存在量很小，其电池的高温性能和高温的安全稳定性也有很大提高。

上述半固态/固态电池所述的电解液，包括非水有机溶剂和电解质盐，电解液还包括至少两种催化功能基团的有机或无机化合物作为添加剂，催化功能基团选自羟基（-OH）基团、羧基（-COOH）基团，醛基（-CHO）基团，脂基（-COOR）基团，胺基（-NH）基团，酰胺基（-CONH₂）基团，烯烃基（-C=C-）基团。