降低固态电池中界面电阻的方法技术

一种用于形成固态电池的方法包括制备电池单体，将电池单体加热到第一温度，以及在将电池单体维持在第一温度和/或在将电池单体从第一温度冷却到室温的同时循环电池单体。该电池单体包括邻近负电极的固态电解质，该负电极包括选自下列各物组成的组的负电活性材料：锂金属、锂合金、硅、硅合金及其组合。第一温度大约在50℃与175℃之间。该电池单体被循环约1次循环与约10次循环之间，其中电流密度在约0.01 mA/cm2与约10 mA/cm2之间，每循环容量在约0.01 mAh/cm2与约1 mAh/cm2之间。之间。之间。

【技术实现步骤摘要】
降低固态电池中界面电阻的方法


[0001]本专利技术涉及降低固态电池中界面电阻的方法。

技术介绍

[0002]本部分提供了与本公开相关的背景信息，该信息不一定是现有技术。
[0003]电化学能量存储设备，如锂离子电池，可在多种产品中使用，包括汽车产品，如起动
‑
停止系统（如12V起动
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停止系统）、电池辅助系统（
“µ
BAS”）、混合动力电动车辆（“HEV”）和电动车辆（“EV”）。典型的锂离子电池包括两个电极和电解质组分和/或隔板。两个电极中的一个可以用作正电极或阴极，另一个电极可以用作负电极或阳极。锂离子电池还可以包括各种端子和包装材料。可再充电锂离子电池通过使锂离子在负电极与正电极之间可逆地来回经过来操作。例如，锂离子在电池充电过程中可从正电极向负电极移动，在电池放电时可在相反的方向移动。隔板和/或电解质可以设置在负电极与正电极之间。该电解质适合于在电极之间传导锂离子，并且像两个电极一样，可以是固体形式、液体形式或固液混合形式。在包括设置在固态电极之间的固态电解质层的固态电池的情况下，固态电解质物理上分离固态电极，从而不需要单独的隔板。
[0004]固态电池比包括隔板和液体电解质的电池有优势。这些优势可以包括更长的保存期限和更低的自放电，更简单的热管理，对包装的降低的需求，以及在更宽的温度窗口内操作的能力。例如，固态电解质通常是非挥发性和不易燃的，以便允许电池单体在更苛刻的条件下循环，而不会经历电位降低或热失控，电位降低或热失控可能会在使用液体电解质时发生。然而，固态电解质与锂金属阳极之间的界面电阻经常导致差的电池性能和/或电池单体故障。改善这种固
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固界面的常用方法（例如在高温和高电池组压力下的热处理）往往成本过高。因此，希望开发用于制造高性能固态电池的材料和方法，其改善制造过程。

技术实现思路

[0005]本部分提供了本公开的概述，而不是对其全部范围或其所有特征的全面公开。
[0006]本公开涉及固态电池，例如锂
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金属固态电池，以及形成这种固态电池的方法。
[0007]在各个方面，本公开提供了一种用于形成固态电池的方法。该方法包括制备电池单体，将电池单体加热到第一温度，并在将该电池单体维持在第一温度和/或将该电池单体从第一温度冷却到室温时循环该电池单体。该电池单体包括邻近负电极的固态电解质。包含该电池单体的固态电池可具有大于或等于约0.01 Ohm
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cm2至小于或等于约1000 Ohm
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cm2的总电阻。
[0008]在一个方面，负电极可包括选自下列各物组成的组的一种或多种负电活性材料：锂金属、锂合金、硅、硅合金及其组合。
[0009]在一个方面，负电极包括锂金属箔。
[0010]在一个方面，第一温度可以大于或等于约50℃至小于或等于约175℃。
[0011]在一个方面，电池单体可以被循环大于或等于约1次循环至小于或等于约10次循
环。
[0012]在一个方面，在循环时，电流密度可以大于或等于约0.01 mA/cm2至小于或等于约10 mA/cm2。
[0013]一方面，在循环时，每次循环的容量可大于或等于约0.01 mAh/cm2至小于或等于约1 mAh/cm2。
[0014]在一个方面，可以在将电池单体维持在第一温度时循环电池单体。电池单体可在第一温度维持大于或等于约30分钟至小于或等于约24小时的时间段。
[0015]在一个方面，电池单体可以在第一温度维持大于或等于约30分钟至小于或等于约24小时的时间段，并在电池单体冷却到室温的同时被循环。
[0016]在各个方面，本公开提供了一种形成固态电池的方法。该方法可以包括制备电池单体，将电池单体加热到大于或等于约50℃至小于或等于约175℃的第一温度，并在将电池单体维持在第一温度时循环电池单体。电池单体可以包括邻近锂金属箔的固态电解质。包含该电池单体的固态电池可具有大于或等于约0.01 Ohm
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cm2至小于或等于约1000 Ohm
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cm2的总电阻。
[0017]在一个方面，电池单体可以被循环大于或等于约1次循环至小于或等于约10次循环。
[0018]在一方面，在循环时，电流密度可大于或等于约0.01 mA/cm2至小于或等于约10 mA/cm2，且每次循环的容量可大于或等于约0.01 mAh/cm2至小于或等于约1 mAh/cm2。
[0019]在一个方面，第一温度维持大于或等于约30分钟至小于或等于约24小时的时间段。
[0020]在一个方面，当电池单体从第一温度冷却到室温时，可进一步循环电池单体。
[0021]在各个方面，本公开提供了一种形成固态电池的方法。该方法可以包括制备电池单体，将电池单体加热到第一温度，维持第一温度，以及在电池单体从第一温度冷却到室温时循环电池单体。电池单体可以包括邻近锂金属箔的固态电解质。包含该电池单体的固态电池可具有大于或等于约0.1 Ohm
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cm2至小于或等于约1000 Ohm
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cm2的总电阻。
[0022]在一个方面，第一温度可以大于或等于约50℃至小于或等于约175℃。
[0023]在一个方面，第一温度可以维持大于或等于约30分钟至小于或等于约24小时的时间段。
[0024]在一个方面，电池单体可以被循环大于或等于约1次循环至小于或等于约10次循环。
[0025]在一方面，在循环时，电流密度可大于或等于约0.01 mA/cm2至小于或等于约10 mA/cm2，且每次循环的容量可大于或等于约0.01 mAh/cm2至小于或等于约1 mAh/cm2。
[0026]在一个方面，当电池单体维持在第一温度时，可进一步循环电池单体。
[0027]本专利技术提供以下技术方案：1. 一种用于形成固态电池的方法，所述方法包括：制备电池单体，所述电池单体包括邻近负电极的固态电解质；将所述电池单体加热到第一温度；以及在将所述电池单体维持在第一温度的同时和/或在将所述电池单体从所述第一温度冷却到室温的同时，循环所述电池单体，其中包含所述电池单体的所述固态电池具有大
于或等于约0.01 Ohm
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cm2至小于或等于约1000 Ohm
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cm2的总电阻。
[0028]2. 根据方案1所述的方法，其中所述负电极包括选自下列各物组成的组的一种或多种负电活性材料：锂金属、锂合金、硅、硅合金及其组合。
[0029]3. 根据方案2所述的方法，其中，所述负电极包括锂金属箔。
[0030]4. 根据方案1的方法，其中所述第一温度大于或等于约50℃至小于或等于约175℃。
[0031]5.根据方案1所述的方法，其中所述电池单体被循环大于或等于约1次循环至小于或等于约10次循环。
[0032]6. 根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于形成固态电池的方法，所述方法包括：制备电池单体，所述电池单体包括邻近负电极的固态电解质；将所述电池单体加热到第一温度；以及在将所述电池单体维持在第一温度的同时和/或在将所述电池单体从所述第一温度冷却到室温的同时，循环所述电池单体，其中包含所述电池单体的所述固态电池具有大于或等于约0.01 Ohm
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cm2至小于或等于约1000 Ohm
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cm2的总电阻。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述负电极包括选自下列各物组成的组的一种或多种负电活性材料：锂金属、锂合金、硅、硅合金及其组合。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述负电极包括锂金属箔。4.根据权利要求1的方法，其中所述第一温度大于或等于约50℃至小于或等于约175℃。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述电池单体被循环大于或等于约1次循...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：