[发明专利]一种使用寿命长的固态硅锂电池制备方法

说明书

本发明具体公开了一种使用寿命长的固态硅锂电池及其制备方法，所述固态硅锂电池包括含有复合硅负极、复合锂正极和动态聚合物电解质。所述复合硅负极是由动态聚合物电解质、硅基活性材料、碳材料在有机溶剂中研磨，干燥而成；复合锂正极是由动态聚合物电解质、锂基活性材料、碳材料在有机溶剂中研磨，干燥而成；动态聚合物电解质是由含有二硫键和乙氧基的丙烯单体与甲基丙烯酸己酯反应，然后加入锂盐，干燥所得。本发明通动态可修复的聚合物电解质与正负极活性材料结合，解决了传统电解质与硅基负极之间的界面分离问题，从而使得固态电池的寿命加长。

技术领域

本发明涉及全固态电池技术领域，具体为一种使用寿命长的固态硅锂电池制备方法。

背景技术

为满足电网储能、电动汽车以及消费类电子产品对储能器件的需求，硅锂电池得到广泛关注。硅锂电池具有高的比容量和能量密度，同时硅元素储存量丰富，环境友好，对环境基本没有污染，因此，硅锂电池被认为是一种非常有前景的锂电池。但是，硅锂电池存在一定问题和缺点，如硅元素的低导电性及循环过程中的体积膨胀，固体电解质和电极之间的界面分离，都会导致硅锂电池较差的循环性能。

中国专利CN109921090A公开了一种具有良好循环性能的硫化锂/硅固态全电池正负极材料及其制备方法，通过溶液原位合成一步法制备了硅/硫基固态电解质复合负极材料，该方法操作简单方便，通过硫基固态电解质包覆提高电化学性能稳定性与电化学循环性能。但是硅基复合负极在嵌锂和脱锂的循环过程中较大的体积膨胀/收缩率会导致与硫基固态电解质的界面分离，进而影响电池寿命。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种使用寿命长的固态硅锂电池制备方法，解决固态硅锂电池中存在的电化学性能差，尤其是循环性能差导致的寿命短的问题。

技术方案

针对以上技术问题，本发明提供：一种使用寿命长的固态硅锂电池制备方法，包括含有复合硅负极、复合锂正极和动态聚合物电解质；

所述的复合硅负极是由动态聚合物电解质、硅基活性材料、碳材料在有机溶剂中研磨，干燥而成；

所述的复合锂正极是由动态聚合物电解质、锂基活性材料、碳材料在有机溶剂中研磨，干燥而成；

所述动态聚合物电解质是由含有二硫键和乙氧基的丙烯单体与甲基丙烯酸己酯反应，然后加入锂盐，干燥所得。

优选的，所述硅基活性材料为硅颗粒，粒径为30～50nm；

优选的，所述锂基活性材料为Li₂S颗粒，粒径为10～15nm；

优选的，所述碳材料为乙炔黑、炭黑、科琴黑或super P中的至少一种；

优选的，所述复合硅负极中动态聚合物电解质、硅基活性材料、碳材料的质量比为10:10～30:10～15；

优选的，所述复合锂正极中动态聚合物电解质、锂基活性材料、碳材料的质量比为10:10～30:10～15；

本申请对有机溶剂不做特殊限定，只要能够使原材料有效分散的有机溶剂均可；

本发明所述的动态聚合物电解质的制备方法，具体合成步骤如下：

(a1)将2,2'-(乙二氧基)二乙硫醇和2-丙烯-1-硫醇溶解在四氢呋喃溶液中，于室温下通入氧气，并将混合物搅拌过夜，洗涤，冷冻干燥，即得带有二硫键和乙氧基的丙烯单体；