[发明专利]一种降低全固态电池界面阻抗的方法

说明书

本发明公开了一种降低全固态电池界面阻抗的方法，属于全固态电池技术领域，本发明通过在无机固态电解质与正负极间引入粘结剂缓冲层来填充陶瓷电解质与正负极之间的界面间隙，降低界面阻抗，增加锂离子传输通道；本发明通过在陶瓷电解质与正负极之间引入粘结剂缓冲层，使得负极界面接触面积增大，电流分布更加均匀，降低了锂枝晶产生的可能，提高了全固态电池的循环性能；本发明通过添加改性材料来增加粘结剂缓冲层材料的离子电导率，大幅降低了锂盐的使用，降低成本，节约了锂资源。

技术领域

本发明属于全固态电池技术领域，涉及一种降低全固态电池界面阻抗的方法，具体涉及一种无机陶瓷电解质与正负极间缓冲层的设计方法。

背景技术

目前，商业锂离子电池采用石墨负极，磷酸铁锂(或三元材料)正极以及液态有机电解质，其理论能量密度都无法达到要求：动力电池能量密度达到300Wh/kg。同时液态电解质电化学窗口窄，易与电极发生副反应，还存在漏液、燃烧和爆炸等安全隐患。因此必须加大研发力度发展高安全、高能量密度电池。金属锂固态电池直接采用最轻的金属作电池负极，电解质使用无溶剂聚合物电解质或无机陶瓷电解质，无需隔膜，整体上减少了非活性物质的量，增加了电活性材料的使用，因而电池的能量密度获得极大提升，理论能量密度可高达数千瓦时/千克。

固态电解质机械强度高，电化学窗口宽，热稳定性好，从根本上杜绝了有机溶剂带来的安全隐患，因而固态电池成为新能源最具开发前景的电化学储能技术。然而固态电解质与正、负电极之间是固固点接触，界面阻抗大，这成为固态电池发展的瓶颈。本发明拟通过对固态电解质和电极间的界面进行改性设计，克服固态电解质与固体电极间接触不良所带来的高阻抗，从而使锂金属固态电池能正常工作。

发明内容

针对现有技术中无机陶瓷电解质和正极间的界面问题，本发明的目的在于提供一种降低全固态电池界面阻抗的方法，利用无机陶瓷电解质与正负极之间的粘结剂缓冲层，提升固态锂离子电池的循环性能。

为了实现上述技术目的，本发明提供一种降低全固态电池界面阻抗的方法，包括以下步骤：

(1)将界面粘结剂与锂盐按照设定比例混合，混合均匀后，得到粘结剂溶液；

(2)将改性材料加入到粘结剂溶液中，搅拌均匀后，得到改性后的粘结剂溶液；

(3)将改性后的粘结剂溶液滴加到无机固态电解质的表面，经过静置、真空干燥，得到紧密贴合粘结剂缓冲层的固态电解质；

(4)将正极片、贴合粘结剂缓冲层的固态电解质、负极片组装，得到全固态电池；

所述界面粘结剂包括聚丙烯酸、聚酰胺、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烷、聚丙烯腈、羧甲基纤维素和多磷酸铵中的一种或几种；

所述锂盐包括双三氟甲基磺酰亚胺锂、硝酸锂、碳酸锂、高氯酸锂中的一种或几种；

所述改性材料包括聚乙二醇、聚乙烯醇、丁二腈、氧化铝、二氧化硅中的一种或几种。

优选的方案，步骤(1)中，所述粘结剂溶液中粘结剂在溶质中的质量百分数为80wt％～97wt％，锂盐在溶质中的质量百分数为3wt％～20wt％。

优选的方案，步骤(2)中，所述改性材料在粘结剂中的质量百分数为8wt％～70wt％。

优选的方案，步骤(3)中，所述无机固态电解质包括NASICON型、LISICON型、石榴石型、钙钛矿型、反钙钛矿型、硫化物电解质中的一种或几种。

优选的方案，步骤(3)中，将改性后的粘结剂溶液滴加到无机固态电解质的一面，或者将改性后的粘结剂溶液滴加到无机固态电解质的正反面。

本发明的有益技术效果为：