[发明专利]一种固体电解质界面膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固体电解质界面膜的制备方法，包括，在锂金属表面采用钙钛矿形成所述固体电解质界面膜。其中，所述钙钛矿选自KNiF₃、KMnF₃、KCuF₃、KZnF₃、KCoF₃、KNiCl₃、KMnCl₃、KCuCl₃、KZnCl₃或KCoCl₃中的至少一种，所述固体电解质界面膜的厚度为1‑5000nm，所述锂金属表面采用钙钛矿材料形成所述固体电解质界面膜的方法选自溶液旋涂法、溶液刮涂、狭缝挤压涂布、溶液喷涂、溶液丝网印刷、或真空蒸镀法中的至少一种。本发明的方法制得的固体电解质界面膜，其钙钛矿组成材料和结构十分稳定，在高温、湿度和化学试剂中具有良好的稳定性，不会出现钙钛矿分解或者相变等问题。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种固体电解质界面膜，特别地，还涉及一种固体电解质界面膜的制备方法。

背景技术

随着电子产品和电动汽车的普及，商用锂离子电池石墨负极的比容量逐渐趋近于理论极限值(372mAh·g^-1)，难以满足日益增长的社会需求。金属锂作为自然界中密度最小的金属(0.534g·cm^-3)，具有极高的理论比容量(3860mAh·g^-1)、最低的电极电位(-3.04Vvs标准氢电极)和良好的机械柔性。这些优势促进了金属锂取代石墨作为电池负极。代表性的锂-硫和锂-空气电池有望成为下一代高能量密度电池。然而金属锂具有高反应活性，很容易与电解液发生副反应。反应中锂不均匀的溶解和沉积易产生枝晶，锂枝晶可能刺穿电池隔膜导致电池内部正负极短路，引发胀气、热失控甚至燃烧爆炸等安全事故。

因此亟需采取有效措施保护锂金属负极，以抑制锂枝晶生长、提高锂金属电池的安全性。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：构建固体电解质界面(SEI)膜是常用的锂金属保护方法，SEI材料主要包括无机化合物类、聚合物类、有机/无机复合类等。常用的无机SEI膜有LiF、Li₃N、Li₂S等含锂化合物，它们一般具有高锂离子传输速率和电解质阻隔性能，但其刚性大、柔韧性不足，难以忍耐锂金属长时间循环导致的体积变化；聚合物SEI膜通常具有高杨氏模量(0.4～4.83GPa)和良好稳定性，能够承受锂金属的剧烈形变从而抑制锂枝晶的生长。但聚合物材料的电子和离子传导率均较差，不利于充放电过程中电荷的高效传输；有机/无机复合SEI膜综合了无机化合物和有机聚合物的优势，但该SEI膜制备工艺复杂，且充放电过程中易和电解液发生副反应破坏复合结构。因此，开发一种既具有高锂离子传输性能又能抑制锂枝晶体积膨胀、且化学稳定的SEI膜材料是解决锂金属负极安全性问题的关键。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种固体电解质界面膜及其制备方法，制得的固体电解质界面膜的组成材料和结构十分稳定，在高温、湿度和化学试剂中具有良好的稳定性，不会出现钙钛矿分解或者相变等问题。

根据本发明实施例的固体电解质界面膜的制备方法，包括，在锂金属表面采用钙钛矿形成所述固体电解质界面膜。