[发明专利]一种提高固态锂电池倍率性能的方法

说明书

本发明提出一种提高固态锂电池倍率性能的方法，所述方法是通过对正极材料和电解质材料在复合过程中对表面进行掺杂处理，先涂布氯化铝/氢氧化铝的混合浆体，然后涂布正极前驱体浆料与锂盐的混合物，接着加热处理，在静压成膜后与负极复合、封装，制得片状固态锂电池，实现对电池倍率性能的提高。本发明提供的方法使固态电解质和正极的界面处形成一层抑制电子电导的缓冲层，可有效抑制空间电荷层的产生，从而降低界面阻抗，提高电池的倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种提高固态锂电池倍率性能的方法。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反锂离子电池能量密度高，稳定性强，无记忆效应，循环寿命长，作为一种商业化的高效储能器件得到了广泛应用。

传统锂离子电池中所使用的电解质为液态的六氟磷酸锂等材料，由于其自身极不稳定，容易分解导致电池胀气，同时在高温、短路、过充或物理碰撞时极易燃烧和爆炸。尽管通过外部封装加入保护机制，其仍然具有较大的安全隐患。

固态锂离子电池使用固态电解质替代液态电解质，可以从根本上解决液态锂离子电池的安全问题和使用温区问题。硫化物电解质与层状正极材料构成电池体系时，由于化学势相差很大，锂离子容易向正极材料迁移，形成空间电荷层，导致电解质与界面之间的阻抗变大，从而影响电池的倍率性能。因此降低固态电池正极材料和电解质之间的界面阻抗具有十分重要的实际意义。

中国发明专利申请号201810286449.7公开了一种全固态锂电池的制备方法，包括如下步骤：（1）采用原子层沉积法在正极材料粉末的表面形成包覆层；（2）将包覆层的正极材料粉末在300-1000℃下烧结2-10h，在正极材料粉末表面形成LiX_aY_b固态电解质层；（3）采用上述的表面包覆有LiX_aY_b固态电解质层的正极材料制备正极，并将负极、固态电解质与该正极组装成全固态锂电池。中国发明专利申请号201310027141.8公开了一种全固态锂电池的正极的制作方法与全固态锂电池，该制作方法包括如下步骤：（1）提供一种混合好压成片的活性极片，将所述活性极片和硫化物置于真空封管中，在200-1000℃下热处理1-20h，然后缓慢冷却至室温，得到升华完成后的正极片；（2）将所述正极片置于涂有导电胶的集流体上，冷压干燥后制成正极，进一步组装制成全固态锂电池。

为了有效降低固态电池电解质和正极之间阻抗，提升固态锂电池的倍率性能，有必要提出一种新型固态锂电池的制备方法，进而提高固态锂电池的电化学性能和使用耐久性。

发明内容

针对目前固态锂电池的电解质和正极之间阻抗较大的问题，本发明提出一种提高固态锂电池倍率性能的方法，从而降低了固态电解质与正极之间的阻抗，可显著提高固态锂电池的倍率性能。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种提高固态锂电池倍率性能的方法，所述方法是通过对正极材料和电解质材料在复合过程中对表面进行掺杂处理，使界面处形成一层抑制电子电导的缓冲层，抑制空间电荷层的产生，从而降低界面阻抗，提高电池的倍率性能。

本发明提供的一种提高固态锂电池倍率性能的方法，具体方法如下：

（1）将硫化物固态电解质压制为片层状，得到基片；

（2）先在基片表面涂覆氯化铝/氢氧化铝的混合浆体，然后涂布正极前驱体浆料与锂盐的混合物，接着在高压条件下加热处理，之后缓慢降低至室温，制得负载掺杂正极材料的片状固体电解质；