【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学，涉及提升全固态电池正负极与硫系固态电解质之间界面稳定性的方法，具体为基于lidfob包覆的固态电解质及其在全固态电池中的应用。
技术介绍
1、发展全固态电池来取代传统的液态电池体系能够有效提升电池的安全性能和能量密度，其中，硫系固态电解质因其具有高的离子电导率和良好的机械成型特点而具有十分广阔的应用前景。然而，由于其较窄的电化学稳定窗口，硫系固态电解质在正极侧易被氧化，所生成的界面副产物会导致电池阻抗急剧增加而失效；此外，由于电势的差别，其与氧化物正极(linixcoym1-x-yo2,m＝mn或al且0<x<1,0<y<1)活性物质接触时会在界面处产生空间电荷层，进一步阻碍锂离子的传输。同时，在负极侧其与锂金属接触时易被还原，并在循环过程中造成锂枝晶和孔洞等的形成，从而缩短电池寿命。
2、为了抑制空间电荷层和界面副反应的发生，目前主要的改性方式是在正极活性颗粒表面包覆具有离子导通而电子绝缘的非晶层材料，如linbo3等。然而，由于硫系固态电解质自身在高电压条件下的不稳定性，仅仅针对正极活性物质的包覆改性往往难以同时实现具有高首次库伦效率、高比容量以及良好循环稳定性的复合正极，因此对于电解质的同步改性也非常重要且必要。同时从整体上来看，提升负极与硫系固态电解质之间的界面稳定性对于实现优异性能的全固态电池来说也十分关键，具有合适电位的合金负极能够在满足实现高能量密度的同时，有效改善与电解质之间的界面兼容性。
3、lidfob是一种常见的锂盐，作为电解液的组成成分
技术实现思路
1、解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，解决目前全固态电池中硫系电解质与氧化物正极活性物质的界面不兼容以及电解质自身在高压条件下的不稳定问题。本专利技术从同步包覆正极活性物质和固态电解质的角度出发，抑制正极活性物质与固态电解质之间空间电荷层和界面副反应的发生，以及改善电解质在高电压条件下的稳定性。进一步的，在负极侧构筑锂铝合金等结构，从而实现硫系固态电解质与负极之间良好的界面兼容性。鉴于此，本专利技术提供了基于lidfob包覆的固态电解质及其在全固态电池中的应用。
2、技术方案：基于lidfob包覆的固态电解质，所述二氟草酸硼酸锂(lidfob)经高能球磨发生分解，在固态电解质表面生成保护层，保护层组分包括lif、libo2和lixpoyfz，其中，0<x<3,0<y<4,0<z<6。
3、优选的，所述固态电解质为硫系固态电解质，包括li3ps4、li10gep2s12或li6ps5x，其中x＝cl，br或i。lidfob在高能球磨作用下发生分解，生成的产物包覆在电解质表面，由于分解产物具有更宽的电化学稳定窗口，所以能够有效保护硫系固态电解质，避免其在高电压条件下被氧化分解。这样一种改性机制主要取决于分解产物在高电压条件下的稳定性，而与电解质的种类无关。
4、以上所述的基于lidfob包覆的固态电解质的制备方法，所述方法包括以下步骤：
5、s1、将固态电解质和lidfob按质量比50:1-100:1混合，研钵中初步混合均匀后倒入球磨罐中；
6、s2、将s1的混合物在氩气气氛中高能球磨10-20h，转速为400-600rpm，球料比为40:1-100:1；得到由lif、libo2和lixpoyfz包覆的固态电解质粉末。
7、以上所述的基于lidfob包覆的固态电解质在制备全固态电池中的应用。
8、优选的，所述全固态电池为锂铝合金-锂铝合金全固态对称电池、锂-锂全固态对称电池、高镍氧化物-锂铝合金全固态电池、高镍氧化物-锂铟合金全固态电池。
9、优选的，所述全固态电池的正极活性物质采用linbo3包覆，负极为锂铝合金和铝金属的双层结构，且锂铝合金层面向固态电解质。
10、优选的，所述正极活性物质包括ncm811(lini0.8co0.1mn0.1o2)、nca811(lini0.8co0.1al0.1o2)、ncm622(lini0.6co0.2mn0.2o2)或ncm532(lini0.5co0.3mn0.2o2)。
11、优选的，所述正极活性物质采用linbo3包覆的步骤为：
12、(1)将乙醇铌和醋酸锂等摩尔比溶解于无水乙醇中并搅拌12h，然后加入正极活性物质粉末，超声分散；
13、(2)超声分散均匀后，再搅拌1h，然后在真空烘箱中将溶剂烘干，得到linbo3包覆的正极活性物质粉末；
14、(3)将干燥后的粉末在450℃空气中退火10min，得到linbo3包覆的正极活性物质，包覆层linbo3厚度为2-5nm。
15、优选的，负极的制备步骤为：
16、用无水乙醇将铝箔表面擦拭干净，裁成φ10mm的圆片；使用厚度为50μm的锂箔，用冲子裁成φ8mm的圆片；
17、将裁好的锂圆片贴在铝圆片中间，施加300mpa压力进行冷压处理，保持施压6h，制得锂铝合金负极。
18、优选的，所述全固态电池的组装步骤为：
19、步骤1、将固态电解质粉末加入固态电池模具内，施加压力将粉末压成片并固定在电池模具内；
20、步骤2、打开固态电池模具的两极，分别放入制备好的锂铝合金片或锂金属片，锂铝合金侧无需额外放置铜箔充当集流体，组装好的电池用钢架固定并施加压力；
21、或，将正极材料加入电池模具一端，使用涂碳铝箔作为正极集流体，并对电池模具加压；然后将制备好的锂铝或锂铟合金放入固态电池模具的负极一端，锂铝合金用作负极时无需额外放置铜箔充当集流体，组装好的电池用钢架固定并施加压力。
22、本专利技术对正极活性物质和固态电解质进行同步包覆，并结合锂铝合金等负极材料同时使用的原理在于：氧化物正极活性物质与硫系固态电解质接触时，由于两者在电位上的差别，会在界面处产生空间电荷层，从而严重阻碍锂离子的传输；另一方面，硫系固态电解质自身较窄的电化学稳定窗口致使其在高电位条件下易被氧化，同时在负极侧易被还原，最终生成的副产物在界面处堆积而导致阻抗急剧增加，从而造成电池失效。通过对正极活性物质进行包覆，可以有效抑制空间电荷层的产生；与此同时，对电解质进行包覆可以有效提升其在高电压条件下自身的稳定性，避免分解失效。在负极侧所构筑的锂铝合金负极具有适中的电位和较高的理论比容量，可以在保证高能量密度的同时有效提升与硫系固态电解质之间的界面稳定性。通过对正负极的合理设计，最终使得全固态电池能够实现高首效、高容量以及长循环使用寿命。
23、有益效果：(1)通过对正极活性物质和电解质同时进行包覆处理，克服了单一包覆改性的不足，即能够同时提升正极活性物质与电解质的界面兼容性，以及电解质自身在高电压条件下的稳定性，从而能够有效提升正极侧的循环和倍率性能；(2)在负本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于LiDFOB包覆的固态电解质，其特征在于，所述二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)经高能球磨发生分解，在固态电解质表面生成保护层，保护层组分包括LiF、LiBO2和LixPOyFz，其中，0<x<3,0<y<4,0<z<6。
2.根据权利要求1所述的基于LiDFOB包覆的固态电解质，其特征在于，所述固态电解质为硫系固态电解质，包括Li3PS4、Li10GeP2S12或Li6PS5X，其中X＝Cl，Br或I。
3.权利要求1或2所述的基于LiDFOB包覆的固态电解质的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
4.权利要求1或2所述的基于LiDFOB包覆的固态电解质在制备全固态电池中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述全固态电池为锂铝合金-锂铝合金全固态对称电池、锂-锂全固态对称电池、高镍氧化物-锂铝合金全固态电池、高镍氧化物-锂铟合金全固态电池。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述全固态电池的正极活性物质采用LiNbO3包覆，负极为锂铝合金和铝金属的
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述正极活性物质包括NCM811、NCA811、NCM622或NCM532。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述正极活性物质采用LiNbO3包覆的步骤为：
9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，负极的制备步骤为：
10.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述全固态电池的组装步骤为：
...【技术特征摘要】
1.基于lidfob包覆的固态电解质，其特征在于，所述二氟草酸硼酸锂(lidfob)经高能球磨发生分解，在固态电解质表面生成保护层，保护层组分包括lif、libo2和lixpoyfz，其中，0<x<3,0<y<4,0<z<6。
2.根据权利要求1所述的基于lidfob包覆的固态电解质，其特征在于，所述固态电解质为硫系固态电解质，包括li3ps4、li10gep2s12或li6ps5x，其中x＝cl，br或i。
3.权利要求1或2所述的基于lidfob包覆的固态电解质的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
4.权利要求1或2所述的基于lidfob包覆的固态电解质在制备全固态电池中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用...
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