一种固态电池界面添加剂

本发明涉及锂离子电池材料，尤其涉及一种固态电池界面添加剂。

背景技术：

1、目前，llzo固态电解质凭借高离子电导率和耐氧化性强等优点成为研究热点，然而llzo固态电解质面临严峻的脆性问题，导致微短路的发生，甚至无法规模化制备。目前主要通过添加聚合物pvdf、pvdf-hfp和ptfe来增强柔性，但制备的复合电解质面临严峻的界面问题：

2、问题1、llzo的晶界阻抗大，导致复合电解质的离子传导性能欠佳；

3、问题2、固态电池的界面稳定性不足。现在使用电解液对llzo固态电解质进行离子增强，但安全阻燃特性和界面稳定性不能得到兼顾，导致顾此失彼的技术问题。

4、公开号为cn114400379a的发明专利提供了一种含腈类化合物的高安全高电压电解液制备方法。其结构式为rf-o-(ch2ch2o)nch2ch2cn，其中rf基团为氟代烷基，n为0或1的整数，该氟腈类化合物用作电解液具有高安全性、耐氧化稳定性和高离子电导率的特点。但是，该电解液存在界面稳定性差的技术问题。

5、有鉴于此，有必要设计一种改进的固态电池界面添加剂、复合固态电解质膜和固态电池，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种固态电池界面添加剂。

2、为实现上述发明目的，本发明提供了一种固态电池界面添加剂，其为由锂盐、含氟腈类化合物、含氟碳酸酯化合物的液体介质三者组成的复合液态体系；

3、所述复合液态体系中，锂盐的浓度为0.5～1.5mol l-1，含氟腈类化合物、含氟碳酸酯化合物的液体介质二者的体积比例为(1～2)：(8～9)。

4、作为本发明的进一步改进，所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂。

5、作为本发明的进一步改进，所述含氟腈类化合物为4-氟苯甲腈；所述含氟碳酸酯化合物的液体介质为二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯。

6、作为本发明的进一步改进，所述固态电池界面添加剂的制备方法，包括如下步骤：

7、s1、先将含氟腈类化合物熔融成液体，然后再与含氟碳酸酯化合物的液体介质混合均匀，得到复合液体溶剂；

8、s2、将锂盐加入到复合液体溶剂中，均匀分散后，得到液态的固态电池界面添加剂。

9、为实现上述发明目的，本发明提供了一种复合固态电解质膜，其包含上述固态电池界面添加剂。

10、作为本发明的进一步改进，所述复合固态电解质膜还包括由llzo和聚四氟乙烯复合而成的固态电解质膜基体。

11、作为本发明的进一步改进，所述复合固态电解质膜的制备方法，包括如下步骤：

12、p1、将质量比例为(0.5～2)：(98～99.5)的聚四氟乙烯和llzo纳米颗粒进行研磨混合后，再进行辊压成膜和裁片，得到厚度为30～100μm的llzo固态电解质膜基体；

13、p2、将固态电池界面添加剂涂覆在所述llzo固态电解质膜基体的表面，得到复合固态电解质膜。

14、作为本发明的进一步改进，所述固态电池界面添加剂的添加量为30～80μl/cm2。

15、为实现上述发明目的，本发明提供了一种固态电池，其包含上述固态电池界面添加剂，或者，包含上述复合固态电解质膜。

16、作为本发明的进一步改进，所述固态电池界面添加剂，或者，复合固态电解质膜，又或者，固态电池在新能源汽车、储能领域的应用。

17、本发明的有益效果是：

18、1、本发明提供的复合固态电解质膜，构建出llzo固态电解质膜基体和液态固态电池界面添加剂相互复合的复合固态电解质膜体系，其中，tfec和fbn实现了各自的优势互补：tfec不能和litfsi形成溶剂化结构，而fbn可以和litfsi形成溶剂化结构，但fbn的稳定性差，需要tfec来提升稳定性。并且，固态电池界面添加剂与纯llzo复合电解质基体之间能够相互协同作用，使得复合固态电解质膜的离子电导率高于固态电池界面添加剂的离子电导率，并且显著高于纯llzo电解质基体的离子电导率。

19、2、本发明提供的液态固态电池界面添加剂，通过调控tfec和fbn二者的比例，来实现离子电导率和阻燃性能的兼顾。并且，该固态电池界面添加剂对llzo复合固态电解质的离子传导具备显著的增强作用，有效解决llzo复合固态电解质的晶界阻抗问题，提升复合固态电解质的离子传导性能，调控和稳定固态电池的电极-电解质界面，保持界面阻抗和电荷转移阻抗的低速增长。

技术特征：

1.一种固态电池界面添加剂，其特征在于：所述固态电池界面添加剂为由锂盐、含氟腈类化合物、含氟碳酸酯化合物的液体介质三者组成的复合液态体系；

2.根据权利要求1所述的一种固态电池界面添加剂，其特征在于：所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂。

3.根据权利要求1所述的一种固态电池界面添加剂，其特征在于：所述含氟腈类化合物为4-氟苯甲腈；所述含氟碳酸酯化合物的液体介质为二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯。

4.根据权利要求1所述的一种固态电池界面添加剂，其特征在于：所述固态电池界面添加剂的制备方法，包括如下步骤：

5.一种复合固态电解质膜，其特征在于：包含权利要求1至4中任一项权利要求所述的一种固态电池界面添加剂。

6.根据权利要求5所述的复合固态电解质膜，其特征在于：所述复合固态电解质膜还包括由llzo和聚四氟乙烯复合而成的固态电解质膜基体。

7.根据权利要求6所述的复合固态电解质膜，其特征在于：所述复合固态电解质膜的制备方法，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的复合固态电解质膜，其特征在于：所述固态电池界面添加剂的添加量为30～80μl/cm2。

9.一种固态电池，其特征在于：包含权利要求1至4任一项权利要求所述的一种固态电池界面添加剂，或者，包含权利要求5至8任一项权利要求所述的复合固态电解质膜。

10.权利要求1至4任一项权利要求所述的一种固态电池界面添加剂，或者，权利要求5至8任一项权利要求所述的复合固态电解质膜，又或者，权利要求9所述的固态电池在新能源汽车、储能领域的应用。

技术总结本发明提供了一种固态电池界面添加剂。所述固态电池界面添加剂为由锂盐、含氟腈类化合物、含氟碳酸酯化合物的液体介质三者组成的复合液态体系。本发明通过调控含氟腈类化合物、含氟碳酸酯化合物的液体介质二者的比例，来实现离子电导率和阻燃性能的兼顾。并且，该固态电池界面添加剂对LLZO复合固态电解质的离子传导具备显著的增强作用，有效解决LLZO复合固态电解质的晶界阻抗问题，提升复合固态电解质的离子传导性能，调控和稳定固态电池的电极‑电解质界面，保持界面阻抗和电荷转移阻抗的低速增长。技术研发人员：曹元成,韩奇高,王峰乾,吉帅静受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29