一种提高固态锂电池倍率性能的方法技术

本发明专利技术提出一种提高固态锂电池倍率性能的方法，所述方法是通过对正极材料和电解质材料在复合过程中对表面进行掺杂处理，先涂布氯化铝/氢氧化铝的混合浆体，然后涂布正极前驱体浆料与锂盐的混合物，接着加热处理，在静压成膜后与负极复合、封装，制得片状固态锂电池，实现对电池倍率性能的提高。本发明专利技术提供的方法使固态电解质和正极的界面处形成一层抑制电子电导的缓冲层，可有效抑制空间电荷层的产生，从而降低界面阻抗，提高电池的倍率性能。提高电池的倍率性能。提高电池的倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种提高固态锂电池倍率性能的方法


[0001]本专利技术涉及锂电池
，特别是涉及一种提高固态锂电池倍率性能的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li
+
在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li
+
从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反锂离子电池能量密度高，稳定性强，无记忆效应，循环寿命长，作为一种商业化的高效储能器件得到了广泛应用。
[0003]传统锂离子电池中所使用的电解质为液态的六氟磷酸锂等材料，由于其自身极不稳定，容易分解导致电池胀气，同时在高温、短路、过充或物理碰撞时极易燃烧和爆炸。尽管通过外部封装加入保护机制，其仍然具有较大的安全隐患。
[0004]固态锂离子电池使用固态电解质替代液态电解质，可以从根本上解决液态锂离子电池的安全问题和使用温区问题。硫化物电解质与层状正极材料构成电池体系时，由于化学势相差很大，锂离子容易向正极材料迁移，形成空间电荷层，导致电解质与界面之间的阻抗变大，从而影响电池的倍率性能。因此降低固态电池正极材料和电解质之间的界面阻抗具有十分重要的实际意义。
[0005]中国专利技术专利申请号201810286449.7公开了一种全固态锂电池的制备方法，包括如下步骤：（1）采用原子层沉积法在正极材料粉末的表面形成包覆层；（2）将包覆层的正极材料粉末在300-1000℃下烧结2-10h，在正极材料粉末表面形成LiX
a
Y
b
固态电解质层；（3）采用上述的表面包覆有LiX
a
Y
b
固态电解质层的正极材料制备正极，并将负极、固态电解质与该正极组装成全固态锂电池。中国专利技术专利申请号201310027141.8公开了一种全固态锂电池的正极的制作方法与全固态锂电池，该制作方法包括如下步骤：（1）提供一种混合好压成片的活性极片，将所述活性极片和硫化物置于真空封管中，在200-1000℃下热处理1-20h，然后缓慢冷却至室温，得到升华完成后的正极片；（2）将所述正极片置于涂有导电胶的集流体上，冷压干燥后制成正极，进一步组装制成全固态锂电池。
[0006]为了有效降低固态电池电解质和正极之间阻抗，提升固态锂电池的倍率性能，有必要提出一种新型固态锂电池的制备方法，进而提高固态锂电池的电化学性能和使用耐久性。

技术实现思路

[0007]针对目前固态锂电池的电解质和正极之间阻抗较大的问题，本专利技术提出一种提高固态锂电池倍率性能的方法，从而降低了固态电解质与正极之间的阻抗，可显著提高固态锂电池的倍率性能。
[0008]为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种提高固态锂电池倍率性能的方法，所述方法是通过对正极材料和电解质材料在复合过程中对表面进行掺杂处理，使界面处形成一层抑制电子电导的缓冲层，抑制空间电荷
层的产生，从而降低界面阻抗，提高电池的倍率性能。
[0009]本专利技术提供的一种提高固态锂电池倍率性能的方法，具体方法如下：（1）将硫化物固态电解质压制为片层状，得到基片；（2）先在基片表面涂覆氯化铝/氢氧化铝的混合浆体，然后涂布正极前驱体浆料与锂盐的混合物，接着在高压条件下加热处理，之后缓慢降低至室温，制得负载掺杂正极材料的片状固体电解质；（3）使用有机溶剂洗脱片状固体电解质表面的残留粉体，然后使用等静压成型再次压制成膜状，最后将膜材退火处理，得到电解质和正极复合的膜材；（4）将电解质和正极复合的膜材与负极复合，最后封装，得到片状固态电池，实现了对固态锂电池倍率性能的提高。
[0010]优选的，步骤（1）中所述硫化物固态电解质为Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-GeS2、Li2S-B2S2、Li2S-Me S
2-P2S5，其中Me为Si、Ge、Sn中的一种。
[0011]优选的，步骤（2）中所述混合浆体中，氯化铝、氢氧化铝的质量比例为100:20-40。
[0012]优选的，步骤（2）中所述混合物中，正极前驱体浆料、锂盐的质量比例为100:10-30。
[0013]优选的，所述正极前驱体浆料为NCM111类三元正极材料前驱体。
[0014]优选的，所述锂盐为Li2CO3，LiOH中的一种。
[0015]优选的，步骤（2）中所述高压条件的压力为1.8-2.4MPa。
[0016]优选的，步骤（2）中所述加热处理的过程为，加热至190-200℃并保温30-40min，然后缓慢升温至650-700℃并保温10-11h，再升温至750-800℃并保温10-11h。
[0017]优选的，步骤（3）中所述有机溶剂为正己烷、环己烷、石油醚、苯、甲苯、二甲苯中的一种。
[0018]优选的，步骤（3）中所述等静压成型的压力为50-100MPa，等静压时间8-12s。
[0019]优选的，步骤（3）中所述退火处理的温度为700-720℃，退火4-5h。
[0020]现有的固态锂电池的固态电解质与正极之间的阻抗大，影响了锂电池的倍率性能，限制了其应用。鉴于此，本专利技术提出一种提高固态锂电池倍率性能的方法，将硫化物固态电解质压制为片层状作为基片，向基片表面涂覆氯化铝/氢氧化铝混合浆体后，之后涂布正极前驱体浆料与锂盐的混合物，在高压条件下加热处理，之后缓慢降低至室温，获得负载掺杂正极材料的片状固体电解质。使用有机溶剂洗脱表面的残留粉体后使用等静压成型再次压制成膜状，接着将膜材退火处理，最后与负极复合、封装获得所需的片状固态电池，实现对固态锂电池倍率性能的提高。本专利技术提供的方法使固态电解质和正极的界面处形成一层抑制电子电导的缓冲层，可有效抑制空间电荷层的产生，从而降低界面阻抗，提高电池的倍率性能。
[0021]本专利技术提出一种提高固态锂电池倍率性能的方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、本专利技术通过高压加热使氯化铝熔融形成中间层将氧化铝颗粒包覆在其中，通过氯化铝与正极材料前驱体复合和掺杂，在退火过程中，铝以氧化物的形式附着在正极材料与电解质之间形成缓冲层，抑制其电子电导，从而控制界面间的空间电荷层形成的阻抗。
[0022]2、本专利技术的方法可有效提高固态锂电池的倍率性能。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的工艺流程图。
具体实施方式
[0024]以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本专利技术的范围内。
[0025]实施例1（1）将硫化物固态电解质压制为片层状，得到基片；硫化物固态电解质为Li2S-P2S5；（2）先在基片表面涂覆氯化铝/氢氧化铝的混合浆体，然后涂布正极前驱体浆料与锂盐的混合物，接着在高压条件下加热处理，之后缓慢降低至室温，制得负载掺杂正极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高固态锂电池倍率性能的方法，其特征在于，所述方法是通过对正极材料和电解质材料在复合过程中对表面进行掺杂处理，使界面处形成一层抑制电子电导的缓冲层，抑制空间电荷层的产生，从而降低界面阻抗，提高电池的倍率性能。2.如权利要求1所述的一种提高固态锂电池倍率性能的方法，其特征在于，具体方法如下：（1）将硫化物固态电解质压制为片层状，得到基片；（2）先在基片表面涂覆氯化铝/氢氧化铝的混合浆体，然后涂布正极前驱体浆料与锂盐的混合物，接着在高压条件下加热处理，之后缓慢降低至室温，制得负载掺杂正极材料的片状固体电解质；（3）使用有机溶剂洗脱片状固体电解质表面的残留粉体，然后使用等静压成型再次压制成膜状，最后将膜材退火处理，得到电解质和正极复合的膜材；（4）将电解质和正极复合的膜材与负极复合，最后封装，得到片状固态电池，实现了对固态锂电池倍率性能的提高。3. 根据权利要求2所述的一种提高固态锂电池倍率性能的方法，其特征在于，步骤（1）中所述硫化物固态电解质为Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-GeS2、Li2S-B2S2、Li2S-Me S
2-P2S5中的一种，其中Me为Si、Ge、Sn中的一种。4.根据权利要求2所述的一种提高固态锂电池倍率性能的方法，其特征在于，步骤（2）中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖健淞，陈庆，司文彬，白涛，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：