【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固态锂金属电池领域，具体涉及一种化学浴沉积金属氧化物的固态电解质-负极界面修饰方法以及利用该方法修饰的固态电解质和该固态电解质在固态锂金属电池中的应用。
技术介绍
1、锂离子电池由于能量密度高、功率密度大等优点，成为人们生活中必不可少的储能设备。然而液态电解质存在的安全问题及液态电池有限的能量密度，限制了锂离子动力电池的进一步发展。固态锂电池在安全性和能量密度等方面具有优势，被认为是未来能源存储设备的理想选择，逐渐成为国内外的研究重点。固态电解质可分为有机固态电解质和无机固态电解质，其中无机固态电解质电化学窗口较高、离子电导率较高并且具有较高的剪切模量。因此，无机固态电解质的前景较好。
2、固态锂金属电池虽然有众多优点，但也存在一些应用上的问题亟待解决。首先电池界面阻抗较大，主要来自于电极与固体电解质界面接触性较差，且这种固固性质的接触会随着电池循环的进行和电流密度的增大而进一步恶化，最终导致电池由于极化过大而失效。
3、针对固态电解质与电极的接触问题，提出简单的界面修饰策略改善固固接触很有必要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是拓宽固态电解质的界面修饰方法，提高固态电解质对锂金属的润湿性，组装固态锂金属电池，并且降低电池的界面阻抗，提升电池的综合性能。
2、为此，本专利技术提供了一种化学浴沉积金属氧化物的固态电解质-负极界面修饰方法，包括：
3、采用化学浴沉积法将tio2均匀沉积在固态电解质表面，随后将烘干后的固态
4、在本公开中，配置四氯化钛乙醇溶液，并添加适量酒石酸，将固态电解质置于溶液中，加热适当时间，使二氧化钛沉积在固态电解质表面，随后拿出固态电解质烘干，再在空气或氧气环境下烧结适当时间得到二氧化钛修饰的固态电解质。本专利技术中，该界面修饰方法可以在固态电解质表面生成致密金属氧化物层，提高界面润湿性并且降低界面阻抗。
5、进一步地，所述nasicon型固态电解质为li(1+x)alxti(2-x)p3o12或/和li(1+y)alyge(2-y)p3o12，0≤x≤2，0≤y≤2；所述钙钛矿型固态电解质为li3zla2/3-ztio3，0≤z≤2/3；所述lisicon型固态电解质为li14zn(geo4)4；所述石榴石型固态电解质为li7-mla3zr2-mmmo12(m＝ta、nb；0≤m≤2)、li7-2nla3zr2-nnno12(n＝w、mo；0≤n≤2)、li7-3dddla3zr2o12(d＝ga、al；0≤d≤7/3)的一种，所述lita2po8型固态电解质为liatabmcpdoe(m＝nb、zr、ga、sn、hf、bi、w、b、f、mo、si、al和ge中的一种以上元素；0.5＜a＜2.0、1.0＜b≤2.0、0＜c＜0.5、0.5＜d＜1.0、5.0＜e≤8.0)。
6、进一步地，所述化学浴溶液为四氯化钛乙醇溶液，含量为0.01～20g/l，优选为0.5～5g/l；酒石酸含量为0.01～10g/l，优选为0.1～0.3g/l。
7、进一步地，所述化学浴沉积时间为1～1000分钟，优选20～60分钟。
8、进一步地，所述化学浴温度为30～150℃，优选60～80℃。
9、进一步地，所述化学浴沉积静置时间为1～1000分钟，优选40～120分钟。
10、进一步地，所述热处理温度为50～1500℃，优选150～600℃。
11、另一方面，本专利技术提供了一种通过这种界面修饰方法制备的固态电解质，至少有一面存在界面修饰层。其中，修饰层的厚度一般可为0.01～10μm。
12、进一步地，所述固态锂金属电池，包括：正极、负极以及上述的固态电解质。
13、进一步地，所述正极为lifepo4、licoo2、linibcocmn1-b-co2(0≤b≤1，0≤c≤1)、lini0.8co0.15al0.05、limn2o4、富锂相ali2mno3·(1-a)limo2(m＝mn、ni或co，0≤a≤1)、s、li2s、o2中的至少一种；所述负极为金属锂或锂合金。本专利技术的优点在于：
14、(1)采用的方法工艺简单，环境友好，成本低，处理速度快，且无需借助复杂设备；
15、(2)采用化学浴沉积在固态电解质表面生成一层致密金属氧化物修饰层，从而提高与锂金属润湿性，降低界面阻抗，提高界面稳定性；
16、(3)运用该方法的固态锂金属电池界面阻抗低，相关的容量稳定性能和循环稳定性也较为优异，在能源和材料领域都有良好的应用前景。
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1.一种化学浴沉积金属氧化物的固态电解质-负极界面修饰方法，其特征在于，包括：
2.一种如权利要求1所述的界面修饰方法，其特征在于，所述NASICON型固态电解质为Li(1+x)AlxTi(2-x)P3O12或/和Li(1+y)AlyGe(2-y)P3O12，0≤x≤2，0≤y≤2；所述钙钛矿型固态电解质为Li3zLa2/3-zTiO3，0≤z≤2/3；所述LISICON型固态电解质为Li14Zn(GeO4)4；所述石榴石型固态电解质为Li7-mLa3Zr2-mMmO12(M＝Ta、Nb；0≤m≤2)、Li7-2nLa3Zr2-nNnO12(N＝W、Mo；0≤n≤2)、Li7-3dDdLa3Zr2O12(D＝Ga、Al；0≤d≤7/3)的一种，所述LiTa2PO8型固态电解质为LiaTabMcPdOe(M＝Nb、Zr、Ga、Sn、Hf、Bi、W、B、F、Mo、Si、Al和Ge中的一种以上元素；0.5＜a＜2.0、1.0＜b≤2.0、0＜c＜0.5、0.5＜d＜1.0、5.0＜e≤8.0)。
3.根据权利要求1-2所述的界面修饰方法，其特征在于，所述化学浴溶
4.根据权利要求1-3所述的界面修饰方法，其特征在于，所述化学浴沉积时间为1～1000分钟，优选20～60分钟。
5.根据权利要求1-4所述的界面修饰方法，其特征在于，所述化学浴温度为30～150℃，优选60～80℃。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的界面修饰方法，其特征在于，所述化学浴沉积静置时间为1～1000分钟，优选40～120分钟。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的界面修饰方法，其特征在于，所述热处理温度为50～1500℃，优选150～600℃。
8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的界面修饰方法制备的固态电解质，至少有一面存在界面修饰层。
9.一种固态锂金属电池，其特征在于，包括：正极、负极以及权利要求7所述的固态电解质。
10.根据权利要9所述的固态锂金属电池，其特征在于，所述正极为LiFePO4、LiCoO2、LiNibCocMn1-b-cO2(0≤b≤1，0≤c≤1)、LiNi0.8Co0.15Al0.05、LiMn2O4、富锂相aLi2MnO3·(1-a)LiMO2(M＝Mn、Ni或Co，0≤a≤1)、S、Li2S、O2中的至少一种；所述负极为金属锂或锂合金。
...【技术特征摘要】
1.一种化学浴沉积金属氧化物的固态电解质-负极界面修饰方法，其特征在于，包括：
2.一种如权利要求1所述的界面修饰方法，其特征在于，所述nasicon型固态电解质为li(1+x)alxti(2-x)p3o12或/和li(1+y)alyge(2-y)p3o12，0≤x≤2，0≤y≤2；所述钙钛矿型固态电解质为li3zla2/3-ztio3，0≤z≤2/3；所述lisicon型固态电解质为li14zn(geo4)4；所述石榴石型固态电解质为li7-mla3zr2-mmmo12(m＝ta、nb；0≤m≤2)、li7-2nla3zr2-nnno12(n＝w、mo；0≤n≤2)、li7-3dddla3zr2o12(d＝ga、al；0≤d≤7/3)的一种，所述lita2po8型固态电解质为liatabmcpdoe(m＝nb、zr、ga、sn、hf、bi、w、b、f、mo、si、al和ge中的一种以上元素；0.5＜a＜2.0、1.0＜b≤2.0、0＜c＜0.5、0.5＜d＜1.0、5.0＜e≤8.0)。
3.根据权利要求1-2所述的界面修饰方法，其特征在于，所述化学浴溶液为四氯化钛乙醇溶液，含量为0.01～20g/l，优选为0.5～5g/l；酒石酸含量为0.01～10g/l，优选为0...
【专利技术属性】
技术研发人员：张佳峰，季玮杰，罗弼，王小玮，张子洵，田毅，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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