锂离子电池固体电解质界面层的制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术提供的锂离子电池固体电解质界面层的制备方法和锂离子电池，涉及电池制备技术领域。该锂离子电池固体电解质界面层的制备方法采用连续离子层吸附反应法，在负极极片表面沉积一层致密的固体电解质界面层，该固体电解质界面层主要包括LiPON，LiPON对H2O、O2和电解液性质稳定，避免了副反应的发生，阻止了电解液与负极极片及固体电解质界面层的反应，有效提高电池的容量、倍率性能和热稳定性。本发明专利技术提供的锂离子电池，在负极极片表面采用上述方法形成了致密的固体电解质界面层，具有较高的电池的倍率性能，同时也减少了锂枝晶带来的安全隐患，安全性能更高。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池固体电解质界面层的制备方法和锂离子电池
本专利技术涉及电池制备
，具体而言，涉及一种锂离子电池固体电解质界面层的制备方法和锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因为其超高的能量密度受到了广泛的应用，但是锂离子在反复的插嵌过程中易形成锂枝晶，锂枝晶不仅影响电池容量，更重要的是会造成安全隐患。因此预防锂枝晶的形成是锂离子电池应用过程中亟待解决的重要问题之一。目前，为了有效预防锂枝晶的形成，大多采用在锂离子电池正负极上涂覆固体电解质薄膜的方式，但是由于涂布设备的精度问题，无法保证涂覆层为均匀致密的固体电解质薄膜。有鉴于此，设计制造出一种锂离子电池固体电解质界面层的制备方法，能够预防锂枝晶的形成，提高锂离子电池的容量和循环使用寿命，是目前电池制备
中急需改善的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的包括提供一种锂离子电池固体电解质界面层的制备方法，通过采用连续离子层吸附反应法在负极极片表面形成一层致密的固体电解质层，可以避免因合成SEI膜而造成电池容量的损失，进而提高材料的能量密度，提高电池的倍率性能。本专利技术的目的还包括提供一种锂离子电池，包括负极极片、固体电解质界面层、正极极片及电解液。固体电解质界面层采用上述的锂离子电池固体电解质界面层的制备方法制成，并沉积在负极极片表面上，可以有效预防锂枝晶的形成，有效提高电池的容量、倍率性能、热稳定性以及安全性能。本专利技术改善其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。本专利技术提供的一种锂离子电池固体电解质界面层的制备方法，在负极极片表面采用连续离子层吸附反应法形成固体电解质层，包括以下步骤：步骤1，在预设温度条件下，将负极极片置于氮气氛围中；步骤2，将所述负极极片放入氢氧化锂溶液中进行表面吸附；步骤3，将步骤2吸附后的负极极片再置于所述氮气氛围中；步骤4，将步骤3后的负极极片放入H3PO4溶液中进行表面吸附。进一步地，循环所述步骤1至所述步骤4，循环次数为5至30次。进一步地，所述步骤1中，所述氮气为高纯氮气。进一步地，所述步骤1中，所述预设温度为-50℃至-30℃。进一步地，所述步骤1中，所述负极极片置于所述氮气氛围中的时长为5分钟至60分钟。进一步地，所述步骤2中，所述氢氧化锂溶液为饱和溶液。进一步地，所述步骤3中，所述氮气氛围为高纯氮气，且温度为-45℃至-35℃。进一步地，所述步骤4中，所述H3PO4溶液为饱和溶液。本专利技术提供的一种锂离子电池，包括负极极片、固体电解质界面层、正极极片及电解液。所述固体电解质界面层采用上述的锂离子电池固体电解质界面层的制备方法制成，并沉积在所述负极极片上。所述锂离子电池由所述负极极片、所述固体电解质界面层、所述正极极片及所述电解液经辊压、卷绕、烘烤、注液、老化、化成工序而制成。进一步地，所述正极极片采用磷酸铁锂、钴酸锂或锰酸锂中的任意一种制成。所述负极极片采用金属锂、人造或天然石墨或Si-C中的任意一种制成。本专利技术提供的锂离子电池固体电解质界面层的制备方法和锂离子电池具有以下几个方面的有益效果：本专利技术提供的锂离子电池固体电解质界面层的制备方法，制备方法简单、操作方便。通过采用连续离子层吸附反应法(SILAR)在负极表面形成一层致密的固体电解质界面层，可以避免因合成SEI膜而造成电池容量的损失，进而提高材料的能量密度。该固体电解质界面层主要包括LiPON，使得固体电解质界面层具有优良的电子绝缘性和离子传导性，能大幅提高电池的倍率性能。并且，该固体电解质界面层具有一定的机械强度，覆盖在负极极片表面，能防止锂枝晶刺穿隔离膜造成短路爆炸等安全隐患，同时可以隔绝负极极片与电解液的接触，阻止了电解液与负极极片的分解反应，避免了因为二者的反应造成的容量损失。该锂离子电池固体电解质界面层的制备方法工艺简单，并且对于改善锂离子电池性能具有明显效果，具有极大的推广应用价值。本专利技术提供的锂离子电池，包括负极极片、固体电解质界面层、正极极片及电解液。固体电解质界面层采用上述的锂离子电池固体电解质界面层的制备方法制成，并沉积在负极极片上。锂离子电池由负极极片、固体电解质界面层、正极极片及电解液经辊压、卷绕、烘烤、注液、老化、化成工序而制成。该锂离子电池由于在负极极片的表面形成有一层致密的固体电解质界面层，可以避免因合成SEI膜而造成电池容量的损失，进而提高材料的能量密度。同时，该致密的固体电解质界面层具有一定的机械强度，覆盖在负极极片表面，能防止锂枝晶刺穿隔离膜造成短路爆炸等安全隐患，安全性能高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术具体实施例提供的锂离子电池固体电解质界面层的制备方法的工艺流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术的“第一”、“第二”等，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。化成是锂离子电池生产过程中的一个重要工序，所谓化成即电解液和电解质在电池负极上发生反应形成固体电解质(SolidElectrolyteInterphase，SEI)膜的过程。SEI膜是电子绝缘体，却是锂离子的优良导体，均匀和稳定的SEI膜能很好的在有机电解液中稳定存在，可以阻止溶剂分子直接与电极材料接触，从而避免了溶剂分子的共嵌入对电极材料造成的破坏，因此形成均匀和稳定的SEI膜对锂离子电池的各种电化学性能，如循环、倍率、存储、安全性能等起到至关重要的作用。然而，传统化成工艺中，SEI膜的形成，消耗了部分锂离子，使得首次充放电不可逆容量增加，降低了电极材料的首次充放电效率，正、负极材料利用率低，电池制造成本相应增加。同时，电池在使用过程中，电解液会与正、负极材料反应，消耗电解液和正、负极材料，使电池的容量和循环寿命降低，同时会产生气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池固体电解质界面层的制备方法，其特征在于，在负极极片表面采用连续离子层吸附反应法形成固体电解质层，包括以下步骤：步骤1，在预设温度条件下，将负极极片置于氮气氛围中；步骤2，将所述负极极片放入氢氧化锂溶液中进行表面吸附；步骤3，将步骤2吸附后的负极极片再置于所述氮气氛围中；步骤4，将步骤3后的负极极片放入H3PO4溶液中进行表面吸附。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池固体电解质界面层的制备方法，其特征在于，在负极极片表面采用连续离子层吸附反应法形成固体电解质层，包括以下步骤：步骤1，在预设温度条件下，将负极极片置于氮气氛围中；步骤2，将所述负极极片放入氢氧化锂溶液中进行表面吸附；步骤3，将步骤2吸附后的负极极片再置于所述氮气氛围中；步骤4，将步骤3后的负极极片放入H3PO4溶液中进行表面吸附。2.根据权利要求1所述的锂离子电池固体电解质界面层的制备方法，其特征在于，循环所述步骤1至所述步骤4，循环次数为5至30次。3.根据权利要求1所述的锂离子电池固体电解质界面层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述氮气为高纯氮气。4.根据权利要求1所述的锂离子电池固体电解质界面层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述预设温度为-50℃至-30℃。5.根据权利要求1所述的锂离子电池固体电解质界面层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述负极极片置于所述氮气氛围中的时长为5分钟至60分钟。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖信华，国海超，高峰，
申请(专利权)人：成都市银隆新能源产业技术研究有限公司，银隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51