【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固态电池，尤其涉及一种离子液晶界面修饰的固态电池及其制备方法。
技术介绍
1、目前，传统锂离子电池使用的仍然是具有易燃易爆的有机电解液，它们带来了一系列的安全隐患，近些年来，研究者们提出了利用固态电解质作为锂离子电池的电解质，和传统有机电解液相比，固态电解质具有更高的安全性和能量密度。
2、虽然固态电解质得到了一定的研究和发展，但是它仍然存在一些挑战，例如固态电解质的离子电导率较差，通常在10-4-10-6s/cm的范围内；固态电解质和电极的界面不稳定，其中存在的缺陷导致离子迁移阻抗增大，削弱了固态电解质电池的能量密度高的优势。因此，对固态电解质和电极界面进行界面修饰，以减少其中存在的缺陷至关重要。
3、目前，采用具备良好柔韧性的导电聚合物进行填充或修饰是一种常用的手段，在一定程度上，它提高了固态电解质和电极之间的相容性，降低了界面阻抗，可是它同样存在不足，尤其是在低温情况下，导电聚合物会受到冷冻效应的影响，导致其柔性降低、电导率降低，从而固态电解质和极片之间的阻抗增大。另外，现有技术中，对固态电解质和电极之间的界面修饰主要是针对某一特定固态电池进行配套设计的，设计成本高，应用范围受限。
4、针对固态电解质与电极材料之间普遍存在的界面问题，急需一种通用型新材料对固态电解质与电极材料的界面进行修饰，这种新材料不仅具备柔韧性和导电性，起到提高二者相容性、降低界面电阻的作用；并且在低温条件下，能够克服固态电解质和电极界面阻抗增大而导致电池循环性能变差的问题，以提高固态电池对环境的适应能
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种离子液晶界面修饰的固态电池及其制备方法，用以解决现有固态电池低温条件下固态电解质和电极的界面阻抗大、界面应力大导致电池循环性能较差的问题的至少一个。
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种固态电池，所述固态电池包含顺次叠加的正极、固态电解质和负极，所述正极与所述固态电解质之间或/和所述负极与所述固态电解质之间设有缓冲层，构成所述缓冲层的材料为离子液晶。
3、进一步的，所述离子液晶的导电率为10-7-10-3s/cm，粘度为10-2-103pa·s。
4、和/或，所述离子液晶的弹性模量为0.01-1000mpa。
5、进一步的，所述离子液晶的熔点为(-50)-10℃，清亮点为40-200℃。
6、进一步的，所述缓冲层的厚度为固态电池正极材料或负极材料厚度的1％-20％。
7、进一步的，所述离子液晶由咪唑卤代物、含有双烯丙基链的季铵盐和添加剂制得。
8、进一步的，所述咪唑卤代物选自1-甲基-3-十基咪唑卤代物、1-乙基-3-甲基咪唑卤代物、1-丁基-3-甲基咪唑卤代物、1-辛基-3-甲基咪唑卤代物中的一种或多种。
9、进一步的，所述含有双烯丙基链的季铵盐为二甲基二烯丙基氯化铵、二乙基二烯丙基氯化铵、烯丙基二甲基烷基溴化铵中的一种或多种。
10、进一步的，所述添加剂为氢键给体或氢键受体。
11、进一步的，所述咪唑卤代物、所述季铵盐、所述添加剂的摩尔比为1：0.001-1000：10-1000。
12、第一方面，本专利技术实施例提供了一种制备第一方面所述的固态电池的方法，所述方法包括：将所述离子液晶置于所述固态电解质与所述正极或/和负极材料之间，冷压；
13、优选的，所述冷压的温度为(-200)-(15)℃，压力为10-100kpa，时间为30s-30min。
14、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
15、1、本专利技术在固态电池的电解质和电极之间设有离子液晶缓冲层，用以解决现有技术中固态电解质与电极之间的界面不稳定和阻抗大的问题，利用离子液晶具有的柔韧性、有序性和导电性，在固态电解质和电极材料之间形成一层离子缓冲层，提高二者之间的相容性，降低界面阻抗；且在低温条件下，离子液晶仍能呈现良好的排序状态，为离子传输提供一种良好的迁移通道，改善低温状态下固态电池的循环性能。
16、2、本专利技术离子液晶材料通过自组装形成有效的离子传输通道，在电场作用下，使离子顺利通过，在固态电解质和电极之间的界面处形成高效的离子通道，降低界面阻抗，从而提高离子传输率，本专利技术离子液晶的导电率为10-7-10-3s/cm，粘度为10-2-103pa·s，弹性模量为0.01-1000mpa。
17、3、本专利技术离子液晶的熔点和清亮点决定了离子液晶在不同温度下的相态，并最终决定使用该离子液晶缓冲层的固态电池的使用温度，为了使固态电池适应实际复杂多变的环境温度，本专利技术所述离子液晶的熔点为(-50)-10℃，清亮点为40-200℃。
18、4、本专利技术一方面使离子液晶对电极材料和电解质之间的应变缺陷起到缓冲作用，提高低温条件下电池的电化学循环性能；另一方面预防固态电池能量密度的降低，本专利技术将所述缓冲层的厚度设置为固态正极材料或者负极材料厚度的1％-20％。
19、5、本专利技术优选采用咪唑-季铵盐复合离子液晶，这类离子液晶不仅具有咪唑环的平面性和刚性，还因为季铵盐的离子性质，展现出良好的相容性和稳定性，双烯丙基链的引入，增加了分子的柔性和可调节性，有助于形成多样的液晶相，如向列相、近晶相等；所以，在本专利技术咪唑-季铵盐复合离子液晶材料内部形成有效的离子传输通道，离子在电场作用下能够顺利通过，从而在固态电解质和电极之间的界面处形成高效的离子通道，降低界面阻抗，从而提高离子传输率。
20、6、本专利技术采用冷压方式将离子液晶置入正极与所述固态电解质之间或/和所述负极与所述固态电解质之间，提高离子液晶与电极、固态电解质的结合力，实现界面结合的均匀性和致密化，使缓冲层最大限度的起到界面修饰作用，降低界面阻抗，改善电池循环性能。
21、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
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1.一种固态电池，包含顺次叠加的正极、固态电解质和负极，其特征在于，所述正极与所述固态电解质之间或/和所述负极与所述固态电解质之间设有缓冲层，构成所述缓冲层的材料为离子液晶。
2.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于，所述离子液晶的导电率为10-7-10-3S/cm，粘度为10-2-103Pa·s；
3.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于，所述离子液晶的熔点为(-50)-10℃，清亮点为40-200℃。
4.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于，所述缓冲层的厚度为固态电池正极材料或负极材料厚度的1％-20％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的固态电池，其特征在于，所述离子液晶由咪唑卤代物、含有双烯丙基链的季铵盐和添加剂制得。
6.根据权利要求5所述的固态电池，其特征在于，所述咪唑卤代物选自1-甲基-3-十基咪唑卤代物、1-乙基-3-甲基咪唑卤代物、1-丁基-3-甲基咪唑卤代物、1-辛基-3-甲基咪唑卤代物中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的固态电池，其特征在于，所述含有双烯丙基链的季铵盐
8.根据权利要求5所述的固态电池，其特征在于，所述添加剂为氢键给体或氢键受体。
9.根据权利要求5所述的固态电池，其特征在于，所述咪唑卤代物、所述季铵盐、所述添加剂的摩尔比为1：0.001-1000：10-1000。
10.一种制备权利要求1-9任一项所述的固态电池的方法，其特征在于，所述方法包括：将所述离子液晶置于所述固态电解质与所述正极或/和负极材料之间，冷压；
...【技术特征摘要】
1.一种固态电池，包含顺次叠加的正极、固态电解质和负极，其特征在于，所述正极与所述固态电解质之间或/和所述负极与所述固态电解质之间设有缓冲层，构成所述缓冲层的材料为离子液晶。
2.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于，所述离子液晶的导电率为10-7-10-3s/cm，粘度为10-2-103pa·s；
3.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于，所述离子液晶的熔点为(-50)-10℃，清亮点为40-200℃。
4.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于，所述缓冲层的厚度为固态电池正极材料或负极材料厚度的1％-20％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的固态电池，其特征在于，所述离子液晶由咪唑卤代物、含有双烯丙基链的季铵盐和添加剂制得。
6.根据权利要求5所述的固态电池...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐深秋，杨鹏，高钰涵，张永献，钱森森，蒋立君，
申请(专利权)人：超威电源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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