[发明专利]一种表面沉积无机盐的高稳定固体电解质制备方法

说明书

本发明公开了一种表面沉积无机盐的高稳定固体电解质制备方法，该方法包含：利用超声喷涂技术，使无机锂盐溶液覆盖固体电解质的表面，溶剂去除后在固体电解质的表面形成无机盐层；无机锂盐溶液包含：无机锂盐，以及有机溶剂；其中，无机锂盐的质量：有机溶剂的质量为1:500～800；无机锂盐包含：氯化锂、溴化锂、碘化锂和硫化锂中的一种或两种以上。本发明的方法能够在固体电解质表面形成致密的保护层，提高了与金属锂的界面稳定性。

技术领域

本发明涉及一种固体电解质制备方法，具体涉及一种表面沉积无机盐的高稳定固体电解质制备方法。

背景技术

锂离子电池已广泛应用于3C产品、电动汽车等领域，但其使用易燃的有机电解液，存在固有的安全隐患，使用金属锂负极导致的锂枝晶的问题也一直不能解决，使得负极不能用金属锂，大大限制了能量密度的进一步提升。

固态锂电池因其使用不燃的且能有效抑制锂枝晶穿刺的固体电解质而具有高安全性和高能量密度，是二次电池的重要发展方向。在众多的固体电解质中，硫系固体电解质可达到最高的离子电导率(10^-2S/cm数量级)。

然而，硫系固体电解质与金属锂匹配组装成电池时，由于其电化学稳定窗口远高于0V(vs.Li/Li⁺，即相对于锂的氧化还原电位)，与锂接触的表面会发生不可逆的还原反应，使得电池阻抗显著增大，寿命衰减。

因此，如何有效地改善硫系固体电解质与金属锂的界面稳定性是当前一个重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面沉积无机盐的高稳定固体电解质制备方法，该方法解决了现有技术的固体电解质与金属锂的界面稳定性差的问题，能够在固体电解质表面形成致密的保护层，提高了与金属锂的界面稳定性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种表面沉积无机盐的高稳定固体电解质制备方法，该方法包含：利用超声喷涂技术，使无机锂盐溶液覆盖固体电解质的表面，溶剂去除后在固体电解质的表面形成无机盐层；所述的无机锂盐溶液包含：无机锂盐，以及有机溶剂；其中，无机锂盐的质量：有机溶剂的质量为1:500～800。

所述的无机锂盐包含：氯化锂、溴化锂、碘化锂和硫化锂中的一种或两种以上。

所述的有机溶剂的水含量20ppm。

所述的有机溶剂包含：乙醇、N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种或两种以上。

所述的无机盐层的厚度为10～100nm。

所述的固体电解质为硫系固体电解质或含硫系电解质的复合固体电解质。

所述的硫系固体电解质包含：Li₁₀GeP₂S₁₂。

所述的固体电解质通过在50～750MPa的压强下压制而成。

所述的超声喷涂技术，其喷涂的雾化液滴粒径为1～5μm。

所述的超声喷涂技术，在喷涂距离为5～15cm、喷涂液流速为5～20mL/h的条件下，将无机锂盐溶液喷涂至加热的固体电解质的表面。

所述的固体电解质加热至80～180℃。

本发明的表面沉积无机盐的高稳定固体电解质制备方法，解决了现有技术的固体电解质与金属锂的界面稳定性差的问题，具有以下优点：

(1)本发明的方法在固体电解质表面形成致密的保护层，该保护层为无机锂盐层，所选的无机锂盐的电化学稳定窗口覆盖了金属锂的氧化还原电位，提高了与金属锂的界面稳定性；