一种固态电池用负极界面涂覆工艺的制作方法

本发明属于电池，具体涉及一种固态电池用负极界面涂覆工艺。

背景技术：

1、固态电池是一种使用固态电解质代替传统液态电解质的电池技术。与传统锂离子电池相比，固态电池在安全性、能量密度等方面展现出显著的优势。固态电池的能量密度是传统锂离子电池的数倍，这意味着在相同体积下可以存储更多的能量。由于固态电解质不易燃、无腐蚀、不挥发，固态电池的安全性能大大增强。固态电池的循环寿命更长。

2、金属锂作为负极材料具有最高的能量密度，能够达到2600-3500wh/kg，但直接使用金属锂片存在显著的安全隐患，主要是金属锂容易形成锂枝晶，导致短路甚至引发火灾。因此，可以选择使用高剪切模量的材料如一些高硬度的固态电解质材料，进行涂覆，以改善锂金属或锂化合物负极的表面稳定性，抑制锂枝晶的生长，阻止锂枝晶穿透，提升安全性和循环稳定性，延长使用寿命。

3、在选择固态电解质材料时，铝(al)掺入可以改善固态电解质的性能，如提高离子电导率和优化材料的微观结构，但是，与此同时，在一定程度上又会导致电解质粉形成的涂层孔隙率增大，致密度降低，导致更容易被锂枝晶穿透，导致使用寿命/循环次数下降。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种固态电池用负极界面涂覆工艺，能够显著提高制得电池的使用寿命。

2、为了实现上述目的，本发明提供技术方案如下：

3、一种固态电池用负极界面涂覆工艺，包括如下步骤：

4、s1、按重量份数计，将电解质粉25-28份、亲水改性导电粉2-3份、粘结剂8-10份和水57-60份混匀，得到涂覆浆料；

5、s2、将s1所得涂覆浆料辊涂到金属锂片上，干燥，即得固态电池用负极，面载量为5-6mg/cm2；

6、所述电解质粉为li7-3xla3zr2alxo12，其中，0.3≤x≤0.5。

7、进一步地，所述电解质粉的制备方法如下：

8、a1、按照化学计量比称取lino3、la(no3)3·6h2o、zr(no3)4·5h2o和al(no3)3，溶解于去离子水中，至溶液透明，得到硝酸盐溶液；

9、a2、向a1所得硝酸盐溶液中加入柠檬酸，60℃水浴下，搅拌至透明溶胶状，室温下陈化20h后，干燥处理，得到棕色干凝胶；

10、a3、使用管式炉，将a2所得干凝胶在空气气氛中以700-750℃煅烧4.5-5.5h，即得电解质粉。

11、进一步地，a1中，lino3过量4-6％。

12、进一步地，a2中，所述柠檬酸的用量为lino3、la(no3)3·6h2o、zr(no3)4·5h2o和al(no3)3物质的量的总和的2倍。

13、进一步地，a2中，干燥处理为：在鼓风干燥箱中，160℃干燥12h。

14、进一步地，所述亲水改性导电粉的制备方法如下：

15、b1、将1g导电粉加入250ml去离子水中，以200r/min的搅拌速率搅拌20min，得到粉水浆；

16、b2、将1g邻苯二酚和4g二亚乙基三胺加入250ml去离子水中，震荡，混匀，得到改性液；

17、b3、将b1所得粉水浆倒入b2所得改性液中，调节ph至8-10，在20℃下以200r/min的搅拌速率继续搅拌反应4.5-5.5h后，清洗，干燥，即得亲水改性导电粉。

18、进一步地，所述导电粉为纳米炭黑。

19、进一步地，b3中，使用tris-hcl缓冲液调节ph。

20、进一步地，所述粘结剂包括聚乙烯醇或聚丙烯酰胺。

21、本申请具有以下有益效果：

22、1、本发明固态电池用负极界面涂覆用涂覆浆料中引入亲水改性导电粉，能够使制得电池循环50周和100周容量保持率均明显提高；在此(涂覆浆料中含有亲水改性导电粉)基础上，电解质粉引入al，即电解质粉由li5.8la3zr2o12替换为li5.8la3zr2al0.4o12，能够与亲水改性导电粉协同作用，使制得电池循环50周和100周容量保持率均进一步提高。

23、2、本发明al掺入会使得电解质粉形成的涂层孔隙率增大，致密度降低；而在纳米炭黑表面包覆一层致密均匀的、永久性的亲水性聚合物，制得亲水改性导电粉，能够增加纳米炭黑表面亲水官能团，使纳米炭黑具有优良的亲水性，在水性环境中表现出良好的分散性和稳定性，从而更好地填充涂层孔隙，增大致密度；二者协同生效，进而达到协同提高制得电池的使用寿命的效果。

技术特征：

1.一种固态电池用负极界面涂覆工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的固态电池用负极界面涂覆工艺，其特征在于，所述电解质粉的制备方法如下：

3.根据权利要求2所述的固态电池用负极界面涂覆工艺，其特征在于，a1中，lino3过量4-6％。

4.根据权利要求2所述的固态电池用负极界面涂覆工艺，其特征在于，a2中，所述柠檬酸的用量为lino3、la(no3)3·6h2o、zr(no3)4·5h2o和al(no3)3物质的量的总和的2倍。

5.根据权利要求2所述的固态电池用负极界面涂覆工艺，其特征在于，a2中，干燥处理为：在鼓风干燥箱中，160℃干燥12h。

6.根据权利要求1所述的固态电池用负极界面涂覆工艺，其特征在于，所述亲水改性导电粉的制备方法如下：

7.根据权利要求6所述的固态电池用负极界面涂覆工艺，其特征在于，所述导电粉为纳米炭黑。

8.根据权利要求6所述的固态电池用负极界面涂覆工艺，其特征在于，b3中，使用tris-hcl缓冲液调节ph。

技术总结本发明提供了一种固态电池用负极界面涂覆工艺，属于电池技术领域，该工艺包括如下步骤：S1、按重量份数计，将电解质粉25‑28份、亲水改性导电粉2‑3份、粘结剂8‑10份和水57‑60份混匀，得到涂覆浆料；S2、将S1所得涂覆浆料辊涂到金属锂片上，干燥，即得固态电池用负极，面载量为5‑6mg/cm<supgt;2</supgt;；所述电解质粉为Li<subgt;7‑</subgt;<subgt;3x</subgt;La<subgt;3</subgt;Zr<subgt;2</subgt;Al<subgt;x</subgt;O<subgt;12</subgt;，其中，0.3≤x≤0.5。本发明能够显著提高制得电池的使用寿命。技术研发人员：李立华,张国彭受保护的技术使用者：金马能源科技（淮南）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2