一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法、锂电芯结构技术

本发明专利技术涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法及锂电芯结构。一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法，包括如下步骤：提供固态电解质膜；在固态电解质膜上形成电极活性材料层以形成预电芯层结构；以预定热压合温度以及预定压制压力，对预电芯层结构进行热压合处理，预定热压合温度及预定压制压力为固态电解质膜由固相变为流动相的临界温度及临界压力。在预定的热压合温度以及压制压力下，所述固态电解质膜从固相转变为液相，很好的减小所述固态电解质膜和电极活性材料层之间的界面阻抗，提高导电离子在所述固态电解质膜和电极活性材料层之间传导性能。

【技术实现步骤摘要】
一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法、锂电芯结构
本专利技术涉及锂电池
，尤其涉及一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法及锂电芯结构。
技术介绍
硫化物固态电解质膜拥有高离子导率和优异的界面接触特性，适用于构建高性能的固态锂硫电池，而固态锂硫电池也因其高安全性和极高理论能量密度而受到广泛关注。电解质/电极界面高的界面阻抗是全固态锂离子电池面临的一个关键问题,它限制了电池的倍率性能和功率密度。高界面阻抗主要归因于固体电极/固体电解质界面接触不良、界面接触在电池充放电过程中由于相变或体积变化所导致的劣化与力学失效，离子导电界面层的劣化等，而解决固-固界面的接触问题是最根本的。制备全固态锂硫电池的现有方法中，对固-固界面粘附性的改善主要是对电极以及电解质材料的优化选择，固态电解质膜与电极结构之间的导电率还不能令人满意，需要对固-固界面做出进一步改善。我们知道，固-液界面具有良好的性能，因此在本专利技术中，基于高温高压压合技术，利用硫化物在临界压力下转变为流动相的特性，改善固-固界面，使其具有良好的接触性能。
技术实现思路
为克服目前全固态锂硫电池的固态电解质膜和电极之间界面问题，导致全固态锂硫电池电池性能不理想的问题，本专利技术提供一种能改善固态电解质膜和电极结构之间的界面阻抗，提高全固态锂硫电池导电性能的固态电解质膜电芯层结构界面处理方法。本专利技术为了解决上述技术问题，提供一技术方案如下：一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法，包括如下步骤：提供固态电解质膜；在所述固态电解质膜上形成电极活性材料层以形成预电芯层结构；以预定热压合温度以及预定压制压力，对所述预电芯层结构进行热压合处理，所述预定热压合温度及预定压制压力为所述固态电解质膜由固相变为流动相的临界温度及临界压力。优选地，所述固态电解质膜包括Li-Ge-P-S类型中的一种或者几种组合物，所述热压合处理过程中的热压合温度为：80-200℃，压制压力为：200-300MPa。优选地，所述电极活性材料层包括电极活性材料，所述电极活性材料包括正极活性材料和/或负极活性材料，所述正极活性材料为LiCoO2，LiNiO2，LiVO2，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，LiMn2O4，LiMnO2，LiFePO4，LiMnPO4，LiNiPO4，Li2FeSiO4中的一种或者任几种组合物，所述负极活性材料为石墨、Li金属、Si中的一种。优选地，对所述预电芯层结构进行热压合处理的处理时间为1-20min。优选地，对所述预电芯层结构进行热压合处理的过程中，热压合温度以1-5℃/min的速度升高至达到预定热压合温度，压制压力以10-20MPa/min的速度升高至达到预定压制压力。优选地，对所述预电芯层结进行热压合处理之前对所述预电芯层结构进行预热处理，预热时间为：10-20min，预热处理的温度范围为：50-70℃。优选地，还包括以下步骤：对所述热压合处理之后的预电芯层结构进行冷压降温处理，所述冷压降温处理的冷却温度为室温，冷却压力为：50-100MPa。优选地，还包括在热压合处理之前或之后的预电芯层结构的电极活性材料层远离所述固态电解质膜一侧形成极片的步骤。优选地，将电极活性材料层形成在所述固态电解质层膜上还包括如下步骤：将电极活性材料与导电剂以及粘结剂混合在一起制成浆料，采用涂布技术，将浆料涂覆于固态电解质膜的表面，或者将电极活性材料制成粉料，采用喷涂方法将其涂覆于固态电解质膜的表面。本专利技术为了解决上述技术问题，还提供一种锂电芯结构，所述锂电芯结构包括预电芯层结构和形成在预电芯层结构上的极片，所述预电芯层结构包括固态电解质膜以及形成在固态电解质膜上的电极活性材料层，所述极片形成在所述电极活性材料层远离固态电解质膜一侧，所述预电芯层结构经过如专利技术目的一所述的界面处理方法处理获得。相对于现有技术，本专利技术所提供的固态电解质膜电芯层结构界面处理方法及锂电芯结构具有如下的有益效果：以预定热压合温度以及压制压力，对所述预电芯层结构进行热压合处理，以降低固态电解质膜与电极活性材料层之间的界面阻抗，所述预定热压合温度及压制压力为所述固态电解质膜由固相变为流动相的临界温度及临界压力。在预定的热压合温度以及压制压力下，所述固态电解质膜从固相转变为液相，液相的固态电解质膜和固相的电极活性材料层具有较好的贴合作用，很好的减小所述固态电解质膜和电极活性材料层之间的界面阻抗，提高导电离子在所述固态电解质膜和电极活性材料层之间传导性能。进一步地，所述预定热压合温度为所述固态电解质膜从固相转变为流动相时的临界温度，因此，在热压合的过程中，热压合温度是一个固定值，很好的避免在热压合的过程中，由于温度过高导致所述固态电解质膜本身的结构特性受到损坏，影响所述固态电解质膜的导电性能。所述固态电解质膜包括Li-Ge-P-S类型中的一种或者几种组合物，所述热压合处理的热压合温度为：80-200℃，压制压力为：200-300MPa。在该热压合温度范围下以及压制压力下，热压合处理的过程中能使所述固态电解质膜从较低温度以及压制压力升高到预定热压合温度以及预定压制压力，热压合温度以及压制压力是逐渐升高到预定热压合温度以及预定压制压力，避免热压合温度以及压制压力突然升高，影响固态电解质膜的结构稳定性。对所述预电芯层结构进行热压合处理的过程中，热压合温度以1-5℃/min的速度升高至达到预定热压温度，压制压力以10-20MPa/min的速度升高至达到预定压制压力。以设定的热压合温度的升温速度升高到预定热压合温度，以及以设定的压制压力的升压速度使得所述压制压力达到预定压制压力，能很好的避免压合温度及压制压力突然升高，使得所述固态电解质膜和电极活性材料层的温度及受到的压力突然升高，对所述固态电解质膜和电极活性材料层的结构特性产生影响，影响两者的导电性能。对所述预电芯层结构进行热压合处理的处理时间为1－20min。对所述预电芯层结构进行1－20min时间的热压合处理，既能很好的使得固态电解质膜从固相转变为流动相，使得固态电解质膜和电极活性材料层之间更好的贴合，改善两者之间的界面阻抗；同时也能很好的避免由于热压合时间过长，造成固态电解质膜及电极活性材料层本身晶相结构的改变，影响所述固态电解质膜及电极活性材料层的导电性能。对所述预电芯层结构进行预热处理，预热时间为：10-20min，预热处理的温度范围为：50-70℃。预热处理的温度范围为：50-70℃。热压合之前对所述预电芯层结构50进行预热处理，使得所述预电芯层结构50的温度升高到与预定热压合温度范围相接近，很好的减小热压合处理之前预电芯层结构和所述预定热压合温度的差值，减小由于温度的差异导致固态电解质膜和电极活性材料层的结构性能的改变，影响两者的导电性能。对所述热压合处理之后的预电芯层结构进行冷压降温处理，所述冷压降温处理的冷却温度为室温，冷却压力为：50-100MPa。对所述热压合处理之后的预电芯层结构进行冷压降温处理，更好的对所述热处理后的预电芯层结构进行定型，使得所述热压合之后的电芯层结构具有较好的结构稳定性，维持其导电性能。所述锂电芯结构包括如专利技术目的一提供的预电芯层结构和形成在所述预电芯层结构之上的极片，所述预电芯层结构经过如专利技术一提供的固态电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法，其特征在于：包括如下步骤：提供固态电解质膜；在所述固态电解质膜上形成电极活性材料层以形成预电芯层结构；以预定热压合温度以及预定压制压力，对所述预电芯层结构进行热压合处理，所述预定热压合温度及预定压制压力为所述固态电解质膜由固相变为流动相的临界温度及临界压力。

【技术特征摘要】
1.一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法，其特征在于：包括如下步骤：提供固态电解质膜；在所述固态电解质膜上形成电极活性材料层以形成预电芯层结构；以预定热压合温度以及预定压制压力，对所述预电芯层结构进行热压合处理，所述预定热压合温度及预定压制压力为所述固态电解质膜由固相变为流动相的临界温度及临界压力。2.如权利要求1所述的固态电解质膜电芯层结构界面处理方法，其特征在于：所述固态电解质膜包括Li-Ge-P-S类型中的一种或者几种组合物，所述热压合处理过程中的热压合温度为：80-200℃，压制压力为：200-300MPa。3.如权利要求2所述的固态电解质膜电芯层结构界面处理方法，其特征在于：所述电极活性材料层包括电极活性材料，所述电极活性材料包括正极活性材料和/或负极活性材料，所述正极活性材料为LiCoO2，LiNiO2，LiVO2，LiMn2O4，LiMnO2，LiFePO4，LiMnPO4，LiNiPO4，Li2FeSiO4，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，中的一种或者任几种组合物，所述负极活性材料为石墨、Li金属、Si中的一种。4.如权利要求3所述的固态电解质膜电芯层结构界面处理方法，其特征在于：对所述预电芯层结构进行热压合处理的处理时间为1-20min。5.如权利要求3所述的固态电解质膜电芯层结构界面处理方法，其特征在于：对所述预电芯层结构进行热压合处理的过程中，热压合温度以1-5℃/min的速度升高至达到预...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓琨，张祎，
申请(专利权)人：成都亦道科技合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：四川,51