[发明专利]一种水体系锂电池固体电解质片的刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其是涉及一种水体系锂电池固体电解质片的刻蚀方法。 

背景技术

金属锂电池具有极高的理论电化学当量(3800mAh/g)和十分低的氧化还原电势(-3.045V)，具有广阔的发展前景和竞争优势，是未来高能电源的发展方向之一。通常情况下，作为负极的金属锂应用于有机电解液体系中，但是许多高能的正极材料只有在水溶液电解液体系中才能发挥出更好的性能，所以为了与这些高能正极匹配，真正发挥金属锂电极及其对应正极材料在水溶液电解液中的大电流放电能力，需要研究金属锂在水溶液电解液中的应用性能。 

为了避免金属锂和水溶液之间的剧烈的副反应，研究者尝试了众多的方法。其中较为有效的是封装金属锂的固体电解质片和金属锂与固体电解质片之间的过渡电解质层保护金属锂电极。固体电解质片主要是具有NASICON结构Li-Al-Ti-P-O系列或Li-Al-Ge-P-O系列或在这两类材料基础上的混合物或衍生物的锂离子导体，这种固体电解质片在水溶液中具有较好的稳定性，可以实现金属锂和水溶液之间的锂离子传递，而且隔离了金属锂与水溶液的直接接触，保证了金属锂在水溶液中的安全稳定放电。由于要保证固体电解质片的机械强度，固体电解质片必须有一定的厚度，因此加大了固体电解质片和水溶液电解液之间的界面电阻，锂电极大电流放电时，造成固体电解质片和水溶液电解液之间的界面极化，使该电极组装成的水体系锂电池高功率性能受到严重影响。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种水体系锂电池固体电解质片的刻蚀方法，该方法减小了固体电解质片和水溶液电解液之间的界面电阻，降低界面极化，提高金属锂电极的大电流放电性能，从而提高电极组装的水体系锂电池的高功率性能。 

本发明的目的是通过以下方案来实现的： 

一种水体系锂电池固体电解质片的刻蚀方法，其特征在于：步骤是： 

步骤(1)：选用酸性水溶液或碱性水溶液作为刻蚀溶液，加热至5℃-70℃； 

步骤(2)：将固体电解质片置于刻蚀溶液中，浸泡1小时至15天，取出，完成固体电解质片的刻蚀。 

而且，所述酸性水溶液为浓度0.1M-5M的盐酸、硫酸、硝酸之一种。 

而且，所述碱性水溶液为浓度0.1M-5M的NaOH、KOH、LiOH之一种。 

而且，所述固体电解质片为厚度150-400μm的NASICON结构固体电解质片。 

而且，所述NASICON结构固体电解质片为厚度200μm的Li-Al-Ti-P-O玻璃陶瓷。 

而且，所述NASICON结构固体电解质片为厚度200μm的Li-Al-Ge-P-O玻璃陶瓷。 

而且，所述固体电解质片置于50℃刻蚀溶液中，浸泡7天。 

本发明的优点和积极效果是： 

本发明通过刻蚀改变固体电解质片表面状态，减小固体电解质片和水溶液电解液之间的界面电阻，使金属锂电极的大电流放电性能提高30％以上，有效提高了该电极组装的水体系锂电池的高功率性能。 

附图说明

图1本发明刻蚀前后固体电解质片组装成锂电极的常温极化性能比较图； 

图2是图1中电极对应的交流阻抗测试结果图； 

图3本发明刻蚀前后固体电解质片组装成锂电极的实际放电性能比较图。 

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。 

根据文献(Solid State Ionics，171(2004)：207-213.)中包括Li-Al-Ti-P-O系列或Li-Al-Ge-P-O系列或在这两类材料基础上的混合物或衍生物的NASICON固体电解质材料制成的厚度200μm的固体电解质片。 

将选用的固体电解质片分成三份，浸泡于温度为50℃的2M的LiOH水溶液中，分别经过2.66天、7天和16.5天刻蚀，获得三种不同刻蚀条件的固体电解质片。