一种固态电解质薄膜的热处理方法及锂电芯结构技术

本发明专利技术涉及锂电池技术领域，一种固态电解质薄膜的热处理方法及锂电芯结构。固态电解质薄膜的热处理方法，包括：提供具有一定厚度的待处理固态电解质薄膜，待处理固态电解质薄膜形成在电极结构上，待处理固态电解质薄膜包括固态电解质分子；选定特定波长以及脉冲参数的脉冲光源对所述待处理固态电解质薄膜进行热处理，特定波长的脉冲光源的光子能量大于或等于固态电解质分子的能级跃迁前后的能量差；冷却热处理后的固态电解质薄膜。采用特定的脉冲光源对待处理固态电解质薄膜进行热处理，从而改变待处理固态电解质薄膜的晶相结构，从而改变固态电解质薄膜的体相和晶界阻抗，提高导电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种固态电解质薄膜的热处理方法及锂电芯结构
本专利技术涉及锂电池
，尤其涉及一种固态电解质薄膜的热处理方法及锂电芯结构。
技术介绍
在制备锂电池的过程中，需要依据实际需要，对固态电解质薄膜进行处理。其中，热处理技术可以改变固态电解质薄膜的特性，使固态电解质薄膜的晶界阻抗减小，从而提高导电锂离子的传导；其次，热处理技术也可以对固态电解质薄膜和电极之间的界面接触性能进行改善，降低界面阻抗，从而提高电池性能。现有技术主要是使用加热器对固态电解质薄膜进行加热处理，由于加热过程的不可控性，容易对电极材料的结构产生较大的影响，导致电极材料的容量保持率和结构稳定性能降低。因此，亟待提出一种新的对固态电解质加热技术以解决上述存在的问题。
技术实现思路
为克服目前对固态电解质薄膜加热时，导致电极材料的容量保持率和结构稳定性降低的问题，本专利技术提供一种能实现对固态电解质薄膜进行很好的热处理以提高固态电解质薄膜的导电性能，且很好的维持电极材料导电性能的固态电解质薄膜的热处理方法。本专利技术为了解决上述技术问题，提供一技术方案如下：一种固态电解质薄膜的热处理方法，包括如下步骤：提供具有一定厚度的待处理固态电解质薄膜，所述待处理固态电解质薄膜形成在电极结构上，所述待处理固态电解质薄膜包括固态电解质分子；选定特定波长以及脉冲参数的脉冲光源对所述待处理固态电解质薄膜进行热处理，特定波长的脉冲光源的光子能量大于或等于固态电解质分子的能级跃迁前后的能量差；冷却热处理后的固态电解质薄膜。优选地，选定特定波长的具体步骤如下：依据待处理固态电解质薄膜与电极结构的材料，分别测出其吸收光谱曲线图进行比对，以获得特定的波长范围；在所述特定波长范围内，所述待处理固态电解质薄膜的光吸收度比所述电极结构的光吸收度大2-10倍。优选地，选定特定波长的脉冲光源还包括以下步骤：在特定波长范围中选定一特定波长，具有该波长的光子能量大于所述固态电解质分子跃迁到第一能级前后能量差，且小于所述电极结构分子发生能级跃迁前后的能量差。优选地，在提供待处理固态电解质薄膜之前，包括以下步骤：依据选定的电极以及固态电解质的能级，对选定的固态电解质进行元素掺杂并形成在电极结构之上，以获得待处理固态电解质薄膜。优选地，所述待处理固态电解质薄膜包括无机型固态电解质，所述无机型固态电解质包括Li-La-Zr-O型材料或者对其进行元素掺杂后的材料；所述电极结构包括正极结构和/或负极结构，所述正极结构包括正极极片和形成在正极极片之上的正极活性材料，所述正极活性材料包括LiCoO2，LiMnO2，LiNiO2，LiVO2，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，LiMn2O4，LiFePO4，LiMnPO4，LiNiPO4，Li2FeSiO4中一种或者几种组合物，所述负极结构包括负极极片和形成在负极极片之上的负极活性材料，所述负极活性材料包括石墨、Li金属、Si，所述特定波长脉冲光源的波长范围为：210-500nm。优选地，脉冲参数具体为：脉冲宽度为：10-100μs，脉冲电流密度为：1-40mA/cm2，脉冲频率为：10-1000HZ，热处理时间为：1-10h。优选地，所述脉冲光源包括：紫外灯、红外灯、高压钠灯或者卤钨灯中的任一种或几种的组合。本专利技术为了解决上述技术问题，提供另一技术方案：一种锂电芯结构，所述锂电芯包括电极层和形成在所述电极层之上的固态电解质薄膜，所述固态电解质薄膜包括固态电解质薄膜材料，所述电极层包括电极片和形成在所述电极片之上的电极材料，所述固态电解质薄膜形成在所述电极材料远离电极片的一侧，所述固态电解质薄膜包括固态电解质分子，所述固态电解质薄膜通过如下方法制备获得：通过PVD沉积技术将所述固态电解质薄膜材料沉积在所述电极结构之上以形成具有一定厚度的待处理固态电解质薄膜；选定特定波长以及脉冲参数的脉冲光源对所述待处理固态电解质薄膜进行热处理，特定波长的脉冲光源的光子能量与所述固态电解质分子的能级跃迁前后的能量差相等；冷却热处理后的固态电解质薄膜。优选地，所述电极片包括正极极片和/或负极极片，所述电极材料包括形成在所述正极极片之上的正极材料和/或形成在所述负极极片之上的负极材料，所述固态电解质薄膜形成在所述正极材料和/或负极材料之上。优选地，所述正极材料包括LiCoO2，LiMnO2，LiNiO2，LiVO2，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，LiMn2O4，LiFePO4，LiMnPO4，LiNiPO4，Li2FeSiO4中的任一种或者任几种组合物，所述负极材料选自石墨、锂金属、硅中的任一种。相对于现有技术，本专利技术所提供的固态电解质薄膜的热处理方法及锂电芯结构具有如下的有益效果：采用特定波长以及脉冲参数的脉冲光源对待处理固态电解质薄膜进行预定时间的热处理，在设定的波长的脉冲光源下，待处理固态电解质薄膜对脉冲光源发出的光子具有较好的吸收性能并发生跃迁，有效的对待处理固态电解质薄膜进行热处理，改变待处理固态电解质薄膜的体相和晶相结构，以提高导电离子在热处理后的固态电解质薄膜的传导性能，从而提高其导电性能。并且在该特定的波长参数下电极结构对光子吸收较弱，电极结构中具有其他带隙宽度或分子跃迁能级的材料在该热处理过程受的影响较小，以很好的减小脉冲光源对电极结构造成的影响，保持电极结构的稳定性，从而维持电极结构的比容量及充放电循环性能。进一步，基于设定的脉冲参数的脉冲光源下，能很好的控制所述脉冲光源对所述固态电解质薄膜的加热程度及加热时间，更好的对所述待处理固态电解质薄膜进行热处理，更好的提高所述待处理固态电解质薄膜的导电性能。基于依据待处理固态电解质薄膜与电极结构的材料，分别测出其吸收光谱曲线图进行比对后确定特定的波长范围，更好的调制到合适的波长，使得所述待处理固态电解质薄膜的光吸收度比所述电极结构的光吸收度大2-10倍，使得脉冲光源更好的对所述待处理固态电解质进行热处理，同时更好的避免对电极结构造成的损坏。所述脉冲宽度为：10-100μs，该脉冲宽度下的脉冲光源的脉冲持续的时间比热传导的时间短，因此，光脉冲的能量在待处理固态电解质薄膜内贮存极短的时间，期间几乎没有出现热传导，也即，基于脉冲宽度的设定及选择，可实现瞬间加热电解质，因此，可很好的避免由于吸收光子后的待处理固态电解质薄膜和电极结构之间存在温度差异，减少热量从高温的待处理固态电解质薄膜的一侧传递到电极结构一侧，进而减小高温对电极结构的损坏。同时，调制合适的脉冲电流密度设置为：1-40mA/cm2，脉冲频率为：10-1000HZ；能很好的控制所述脉冲光源对所述待处理固态电解质薄膜的加热效率，且能很好对待处理固态电解质薄膜的加热程度进行控制。本专利技术为了解决上述技术问题，提供另一技术方案：一种锂电芯结构，所述锂电芯包括电极层和形成在所述电极层之上的固态电解质薄膜，所述电极层包括电极片和形成在所述电极片之上的电极材料，所述固态电解质薄膜形成在所述电极材料远离电极片的一侧，所述固态电解质薄膜包括固态电解质分子，所述固态电解质薄膜通过如下方法制备获得：通过PVD沉积技术将所述固态电解质薄膜材料沉积在所述电极结构之上以形成具有一定厚度的待处理固态电解质薄膜；选定特定波长以及脉冲参数的脉冲光源对所述待处理固态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态电解质薄膜的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：提供具有一定厚度的待处理固态电解质薄膜，所述待处理固态电解质薄膜形成在电极结构上，所述待处理固态电解质薄膜包括固态电解质分子；选定特定波长以及脉冲参数的脉冲光源对所述待处理固态电解质薄膜进行热处理，特定波长的脉冲光源的光子能量大于或等于固态电解质分子的能级跃迁前后的能量差；冷却热处理后的固态电解质薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种固态电解质薄膜的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：提供具有一定厚度的待处理固态电解质薄膜，所述待处理固态电解质薄膜形成在电极结构上，所述待处理固态电解质薄膜包括固态电解质分子；选定特定波长以及脉冲参数的脉冲光源对所述待处理固态电解质薄膜进行热处理，特定波长的脉冲光源的光子能量大于或等于固态电解质分子的能级跃迁前后的能量差；冷却热处理后的固态电解质薄膜。2.如权利要求1所述的固态电解质薄膜的热处理方法，其特征在于：选定特定波长的具体步骤如下：依据待处理固态电解质薄膜与电极结构的材料，分别测出其吸收光谱曲线图进行比对，以获得特定的波长范围；在所述特定波长范围内，所述待处理固态电解质薄膜的光吸收度比所述电极结构的光吸收度大2-10倍。3.如权利要求2所述的固态电解质薄膜的热处理方法，其特征在于：选定特定波长的脉冲光源还包括以下步骤：在特定波长范围中选定一特定波长，具有该波长的光子能量大于所述固态电解质分子跃迁到第一能级前后能量差，且小于所述电极结构分子发生能级跃迁前后的能量差。4.如权利要求3所述的固态电解质薄膜的热处理方法，其特征在于：在提供待处理固态电解质薄膜之前，包括以下步骤：依据选定的电极以及固态电解质的能级，对选定的固态电解质进行元素掺杂并形成在电极结构之上，以获得待处理固态电解质薄膜。5.如权利要求1所述的固态电解质薄膜的热处理方法，其特征在于：所述待处理固态电解质薄膜包括无机型固态电解质，所述无机型固态电解质包括Li-La-Zr-O型材料或者对其进行元素掺杂后的材料；所述电极结构包括正极结构和/或负极结构，所述正极结构包括正极极片和形成在正极极片之上的正极活性材料，所述正极活性材料包括LiCoO2，LiMnO2，LiVO2，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，LiMn2O4，LiFePO4，LiMnPO4，LiNiPO4，Li2FeSiO4LiNiO2，中一种或者几种组合物，所述负...

【专利技术属性】
技术研发人员：向勇，张祎，张晓琨，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51