[发明专利]一种氟化碳改善固态电解质界面锂枝晶的方法

说明书

本发明公开了一种氟化碳改善固态电解质界面锂枝晶的方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、将石榴石型电解质片用砂纸打磨；步骤二、将氟化碳修饰在石榴石型电解质片的打磨面上，得到经氟化碳修饰处理的石榴石型电解质片。上述方法制备得到的经氟化碳修饰处理的石榴石型电解质片可用于组装基于无机固体电解质的全固态电池。相比于现有技术，本发明具有如下优点：(1)操作方法简单可靠，耗时短，不需要使用高端仪器。(2)改善效率优异，可大规模生产。

技术领域

本发明属于固态电解质技术领域，涉及一种采用氟化碳作为中间层用于改善石榴石型固态锂离子电池性能的方法。

背景技术

基于无机固体电解质的全固态电池(ASSB)比传统的锂离子电池具有更高的安全性、更高的能量密度、更长的循环寿命和更低的成本。此外，由于此类电解质的高剪切模量，可能会抑制锂枝晶。在各种锂离子导电材料中，立方石榴石固态电解质对锂金属具有优异的稳定性和优越的锂离子导电性，在环境温度下接近1ms cm^-1，因此特别具有吸引力。然而，固体-固体电极-电解质界面的高电阻和锂枝晶的穿透阻碍了它们的实际应用。在固态电解质和锂负极界面加入中间层是一个普遍且有效的方法。

发明内容

本发明针对固体-固体电极-电解质界面的高电阻和锂枝晶的穿透的问题，提供了一种氟化碳改善固态电解质界面锂枝晶的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种氟化碳改善固态电解质界面锂枝晶的方法，包括如下步骤：

步骤一、将石榴石型电解质片用砂纸打磨；

步骤二、将氟化碳修饰在石榴石型电解质片的打磨面上，得到经氟化碳修饰处理的石榴石型电解质片。

上述方法制备得到的经氟化碳修饰处理的石榴石型电解质片可用于组装基于无机固体电解质的全固态电池，所述全固态电池包括正极、负极、经氟化碳修饰处理的石榴石型电解质片和电解液。

本发明中，所述氟化碳的氟碳比小于等于1.25，使用量为1～10mg。

本发明中，所述石榴石型电解质片的直径为14mm。

本发明中，所述电解液包括锂离子二次电池的各种电解液，用量为0～20μL。

本发明中，所述氟化碳修饰方法包括人工涂抹、抛光、旋涂等方法中的至少一种。

本发明中，所述石榴石型固态电解质包括Li₅La₃M₂O₁₂(M＝Nb,Ta)，La、Li、M位的各种掺杂类型的石榴石固态电解质中的至少一种，例如：LLZO、LLZTO或LLZNO等。

氟化碳由于氟的引入，碳氟键能很大，高温、高压以及不同气体介质中很难被切断，无毒、不可燃、无腐蚀性、化学性质稳定，是一种很好的高能电极材料、绝缘材料、防水材料。本发明利用氟化碳低的绝缘性和具有锂的传导性能在Li-SSE界面构筑中间层，这样的中间层具有电子绝缘性和离子导电性，氟化碳与锂具有一定的反应性，这促进了锂负极与中间层的紧密接触，微量电解液的引入进一步减小界面阻抗，有利于锂枝晶的抑制和固态电池的性能提升。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

(1)操作方法简单可靠，耗时短，不需要使用高端仪器。

(2)改善效率优异，可大规模生产。

附图说明

图1为氟化碳修饰后电解质片的横截面照片，(a)放大3.5k倍，(b)放大2.0k倍，(c)放大1.5k倍，(d)放大1.3k倍；

图2为氟化碳修饰前后全电池性能对比图；

图3为氟化碳修饰后全电池不同圈数性能图。