[发明专利]固态电解质表面和固态电池中固固界面的处理方法及溶液

说明书

本发明涉及一种固态电解质表面和固态电池中固固界面的处理方法及溶液。溶液包括：溶质、溶剂和微量水；溶质包括：六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(三氟甲基磺酰亚胺)锂、双(氟磺酰亚胺)锂、二氟二草酸磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、(氟磺酰)(正全氟丁基磺酰)亚胺锂、双(五氟乙基磺酰基)亚氨基锂、双(氟代丙二酸)硼酸锂、双(2‑甲基‑2‑氟丙二酸)硼酸锂、4,5‑二氰基‑2‑三氟甲基‑咪唑锂中的一种或多种；溶剂包括：碳酸酯、硫酸酯、羧酸酯、腈类溶剂、砜类溶剂、醚类溶剂、氟代碳酸酯、氟代醚类溶剂、氟代硫酸酯、氟代羧酸酯、氟代腈类溶剂、氟代砜类溶剂或氟代硅烷中的一种或多种。

技术领域

本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种固态电解质表面和固态电池中固固界面的处理方法及溶液。

背景技术

锂离子电池已经广泛的应用于我们的生活，从消费电子产品和电动汽车到航空航天产品的众多应用中发挥着重要作用。随着电气化需求的持续增长，锂离子电池的应用也呈指数级增长。因此，使用高安全、高能量密度电池是非常必要的。

目前由于锂离子电池使用的电解液含有易燃的有机溶剂，存在着火甚至是爆炸的风险。固体电解质取代液体电解质会提高电池的安全性，而且固态电解质可以使用金属锂作为负极，这将大大提高电池的能量密度。因此，全固态电池被认为是未来的关键技术之一，近年来继续受到广泛的关注。

固态电池中电解质由液态换成固体之后，锂电池体系由电极材料-电解液的固液界面向电极材料-固态电解质的固固界面转化。二者区别在于，固固之间无润湿性，其界面的更易形成更高接触电阻。固体电解质/电极界面存在难以充分接触、组分相互扩散甚至反应及形成空间电荷层等现象，造成全固态锂离子电池内阻急剧增大、电池循环性能变差。

目前业内对于固固界面造成的界面高阻等问题，通常采用如下两种方式进行改善：

1、采用复合体系，通过将有机聚合物与固态电解质材料复合，利用具有柔韧性的聚合物来解决固固界面的刚性接触问题；

2、采用固液混合，固态电池中保留一定量的液体，利用液体的流动性来解决固固界面的刚性接触问题

但是上述两种方式也都各自存在不足。第一种方式下，复合体系如果使用的单一聚合物，很难同时满足耐氧化、耐还原、电导率高，因此一般都是多种物质复合使用，但工艺较为复杂，不利于产业化应用；而第二种方式下，采用固液混合一般还存在一定量的液体，依然会存在可能导致燃烧或爆炸的风险，不能真正解决问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种固态电解质表面和固态电池中固固界面的处理方法及溶液，通过使用本发明的溶液对固态电解质表面或固态电池中固固界面进行处理，可以有效改善固态电池中电极材料或固态电解质的固固界面问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于处理固态电解质表面和固态电池中固固界面的溶液，所述溶液包括：溶质、溶剂和微量水；所述溶液的水分含量为0.1μg/g-10mg/g；

所述溶质包括：六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(三氟甲基磺酰亚胺)锂、双(氟磺酰亚胺)锂、二氟二草酸磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、(氟磺酰)(正全氟丁基磺酰) 亚胺锂、双(五氟乙基磺酰基)亚氨基锂、双(氟代丙二酸)硼酸锂、双(2- 甲基-2-氟丙二酸)硼酸锂、4,5-二氰基-2-三氟甲基-咪唑锂中的一种或多种；

所述溶剂包括：碳酸酯、硫酸酯、羧酸酯、腈类溶剂、砜类溶剂、醚类溶剂、氟代碳酸酯、氟代醚类溶剂、氟代硫酸酯、氟代羧酸酯、氟代腈类溶剂、氟代砜类溶剂或氟代硅烷中的一种或多种；

所述溶液中，溶质的含量为0.01mol/L-2.0mol/L。

第二方面，本发明实施例提出了一种固态电解质表面的处理方法，所述处理方法包括：