一种固态锂电池阳极界面的改性方法技术

本发明专利技术公开了一种固态锂电池阳极界面的改性方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、对固态电解质片的表面进行打磨抛光；步骤二、将含有金属

【技术实现步骤摘要】
一种固态锂电池阳极界面的改性方法


[0001]本专利技术属于固态电池
，涉及一种固态锂电池的阳极界面改性方法。

技术介绍

[0002]固态锂电池（SSLB）由于没有电解液和隔膜，阳极可以直接使用锂金属，而且固态电解质具有不燃、不挥发、不漏液、绝缘性好、工作温度范围宽的特点，因此突破了传统液态锂离子电池在能量密度和安全性方面的限制。在目前研究的众多固态电解质中，以LLZO为代表的石榴石型固态电解质，具有优异的热稳定性、较高的锂离子电导率、良好的电化学稳定性和对锂阳极的稳定性，表现出优异的综合性能。然而，润湿性差导致的电解质/电极固固界面接触不良以及界面电场分布不均匀导致锂枝晶生长阻碍了它的实际应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对石榴石型固态电解质与锂阳极界面的界面阻抗高、锂枝晶生长穿刺的问题，提供了一种固态锂电池阳极界面的改性方法。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种固态锂电池阳极界面的改性方法，包括如下步骤：步骤一、对固态电解质片的表面进行打磨抛光，其中：固态电解质为石榴石型固态电解质Li7‑
x
La3Zr2‑
x
M
x
O
12
及其掺杂化合物中的至少一种，其中M为Nb或Ta，0≤x＜2；步骤二、将含有金属
‑
氧杂化团簇的胶体溶液修饰在步骤一打磨后的固态电解质片表面，得到经金属
‑
氧杂化团簇修饰的固态电解质片，其中：将含有金属
‑
氧杂化团簇的胶体溶液修饰在步骤一打磨后的固态电解质片表面的方法为将含有金属
‑
氧杂化团簇的胶体溶液涂覆在步骤一打磨后的固态电解质片上；涂覆的方式为涂抹、滴涂、旋涂中的至少一种；含有金属
‑
氧团簇的胶体溶液中，有机溶液的质量分数为0.05～0.5%，有机溶剂为乙二醇二甲醚、N,N二甲基吡咯烷酮、N,N二甲基甲酰胺的一种，溶质为金属
‑
氧团簇，可以为不同骨架的钛
‑
氧杂化团簇、锌
‑
氧杂化团簇或钼
‑
氧杂化团簇；单位面积固态电解质片表面所使用的含有金属
‑
氧杂化团簇的胶体溶液的质量为0.01~0.5 mg/cm2；步骤三、将锂负极与步骤二经金属
‑
氧杂化团簇修饰的固态电解质片复合，在180～350 ℃下加热15～60 min，得到经金属
‑
氧杂化团簇修饰的固态电解质/锂阳极界面。
[0005]相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：1、金属
‑
氧杂化团簇由于富含有机官能团，因此可以均匀分散在有机试剂中形成胶体，具备胶体自组装的条件：a、硬球排斥；b、统一的粒径；c、粒子间存在范德华力；d、体系可以进行去稳定过程。以简单的滴涂法通过直接蒸发去稳定，利用胶体的自组装性质在电解质表面形成均匀的薄中间层。接着与熔融锂原位热反应形成各向同性的无定形混合导电
层。值得注意的是，这种简单可靠的湿化学法可以通过改变滴涂胶体的量调控中间层的厚度，利于探索出不同体系下的最优条件。另外，原位化学反应实现了电极与电解质之间紧密接触，无定型中间层具有各向同性，不仅为Li
+
提供了有效的离子传输路径，而且在界面处引导了均匀的电场，实现了锂金属在电极表面的均匀沉积/剥离，抑制了锂枝晶的生长。
[0006]2、本专利技术操作方法简单可靠，省时高效，不需要使用操作复杂的精密仪器，而且效果优异，可大规模推广应用。
附图说明
[0007]图1为对比例中未经{Ti
52
O
74
}团簇修饰的对称电池阻抗图；图2为实施例1中经{Ti
52
O
74
}团簇修饰的对称电池阻抗图；图3为实施例1中经{Ti
52
O
74
}团簇修饰后对称电池的长循环性能图。
具体实施方式
[0008]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0009]实施例1一种固态锂电池的阳极界面改性方法，包括以下步骤：步骤一、对固态电解质片Li
6.5
La3Zr
1.5
Ta
0.5
O
12
的两个表面进行打磨；步骤二、将3
ꢀµ
l质量分数为0.2 %的{Ti
52
O
74
}团簇的DME溶液使用旋涂机涂覆在打磨后的直径为12 mm的固态电解质片表面，得到经{Ti
52
O
74
}团簇修饰的固态电解质片；步骤三、在经{Ti
52
O
74
}团簇修饰的固态电解质片上下两个表面分别放置锂片搭建固态锂对称电池，随后放置在加热台上，300 ℃加热20 min，得到经{Ti
52
O
74
}团簇修饰的固态电解质/锂阳极界面。
[0010]实施例2一种固态锂电池的阳极界面改性方法，包括以下步骤：步骤一、对固态电解质片Li
6.5
La3Zr
1.5
Ta
0.5
O
12
的两个表面进行打磨；步骤二、将2.5
ꢀµ
l质量分数为0.3 %的{Ti
32
O
16
}团簇的NMP溶液使用旋涂机涂覆在打磨后的直径为12 mm的固态电解质片表面，得到经{Ti
32
O
16
}团簇修饰的固态电解质片；步骤三、在经{Ti
32
O
16
}团簇修饰的固态电解质片上下两个表面分别放置锂片搭建固态锂对称电池，随后放置在加热台上，280 ℃加热20 min，得到经{Ti
32
O
16
}团簇修饰的固态电解质/锂阳极界面。
[0011]实施例3一种固态锂电池的阳极界面改性方法，包括以下步骤：步骤一、对固态电解质片Li
6.5
La3Zr
1.5
Ta
0.5
O
12
的两个表面进行打磨；步骤二、将4
ꢀµ
l质量分数为0.15 %的{ZnO}
34
团簇的DMF溶液使用旋涂机涂覆在打磨后的直径为12 mm的固态电解质片表面，得到经{ZnO}
34
团簇修饰的固态电解质片；步骤三、在经{ZnO}
34
团簇修饰的固态电解质片上下两个表面分别放置锂片搭建固态锂对称电池，随后放置在加热台上，320 ℃加热30 min，得到经{ZnO}
34
团簇修饰的固态电
解质/锂阳极界面。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态锂电池阳极界面的改性方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤一、对固态电解质片的表面进行打磨抛光；步骤二、将含有金属
‑
氧杂化团簇的胶体溶液修饰在步骤一打磨后的固态电解质片表面，得到经金属
‑
氧杂化团簇修饰的固态电解质片；步骤三、将锂负极与步骤二经金属
‑
氧杂化团簇修饰的固态电解质片复合，在180～350 ℃下加热15～60 min，得到经金属
‑
氧杂化团簇修饰的固态电解质/锂阳极界面。2.根据权利要求1所述的固态锂电池阳极界面的改性方法，其特征在于所述步骤一中，固态电解质为石榴石型固态电解质Li7‑
x
La3Zr2‑
x
M
x
O
12
及其掺杂化合物中的至少一种，其中M为Nb或Ta，0≤x＜2。3.根据权利要求1所述的固态锂电池阳极界面的改性方法，其特征在于所述步骤二中，将含有金属
‑
氧杂化团簇的胶体溶液修饰在步骤一打磨后的固态电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵光宇，白小明，杨贵业，张乃庆，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：