[发明专利]全固态锂离子电池膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种全固态锂离子电池膜及其制备方法，属于全固态锂离子电池技术领域。全固态锂离子电池膜的制备方法包括如下步骤：a.用溶胶凝胶法制备锂镧钛氧溶胶液；b.将所述锂镧钛氧溶胶液旋涂在基底上，再烘烤基底，使有机物挥发，最后高温退火，即可在基底表面得到锂镧钛氧薄膜；所述高温退火工艺为：先升温至350～450℃，热处理5～15min；再快速升温至600～900℃，退火处理5～15min。采用本发明的方法不需要高分子辅助沉积和昂贵的真空设备工艺简单，成本低廉。本发明的方法利用快速退火炉退火得到锂镧钛氧薄膜，其颗粒为纳米级，致密性好，并且由于其保温时间短，解决了锂镧钛氧制备过程中Li的挥发问题。

技术领域

本发明涉及一种全固态锂离子电池膜及其制备方法，属于全固态锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池由于其电压平台高，重量轻，能量密度高，使用寿命长，绿色环保等优点，已广泛应用于移动电话、手提电脑、摄像机等电子产品，同时锂离子电池作为储能器件应用于电动汽车中，在航空航天领域也有得到应用。但是传统锂电池使用有机液体电解质，存在严重的安全问题，其液体电解质存在漏液现象，过充放电或短路时会引起电池发热膨胀甚至发生爆炸。由固态电解质代替液态电解质可以从根本上解决液体电解质引起的安全问题，因此有必要发展全固态锂离子电池。

目前，对于固态电解质的研究主要集中在提高固态电解质室温离子电导率，并且取得了较大的进展，一些固态电解质晶粒电导率已经可以达到10^-3S/cm^-2,但是现在面临的主要问题是正负极与固态电解质的界面处存在较大的界面阻抗，影响了全固态锂离子电池的电化学性能。为了减小固态电池的界面阻抗，研究人员将正负极和固态电解质做成薄膜状得到薄膜固态锂离子电池，在很大程度上减小了晶界阻抗，提高了其室温离子电导率。但是由于电极材料和固态电解质的薄膜化，导致其固态电池容量很小，只能应用于一些小容量需求的场景，并且全固态薄膜电池的制备工艺复杂成本昂贵，严重阻碍了其产品的市场化和商业化应用。

因此，有必要研究一种以固态薄膜电解质为基础、充放电容量较大、工艺简化成本低廉的层状全固态锂离子电池制备的工艺方法。

申请号为201710105629.6的中国专利申请公开了一种固态电解质锂镧钛氧化合物薄膜的制备方法包括如下步骤：将含有锂、镧、钛的金属盐加入溶剂中，搅拌溶解成溶液；加入小分子络合剂后搅拌溶解后，再加入可溶性高分子聚合物溶液，搅拌均匀得混合溶液；将混合溶液加热浓缩至其中所有金属离子总浓度不超过0.4mol/L，得前驱液；将前驱液旋涂在基底表面上，然后置于管式炉中烧结，得到锂镧钛氧化合物薄膜。本发明采用高分子辅助沉积的方法，通过旋涂的方式，在各种基底上制备了LLTO固态薄膜。设备简单，成本低，镀膜效率高，且离子电导率高，电子电导率低，热力学稳定性好，适用于固态锂离子电池。然而其需要采用高分子辅助沉积才能得到致密性好，性能好的膜。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种全固态锂离子电池膜的制备方法，该方法简单。

为解决本发明的第一个技术问题，本发明的全固态锂离子电池膜的制备方法包括如下步骤：

a.用溶胶凝胶法制备锂镧钛氧溶胶液；

b.将所述锂镧钛氧溶胶液旋涂在基底上，再烘烤基底，使有机物挥发，最后高温退火，即可在基底表面得到锂镧钛氧薄膜；所述高温退火工艺为：先升温至350～450℃，热处理5～15min；再快速升温至600～900℃，退火处理5～15min。

优选的，a步骤所述溶胶凝胶法制备锂镧钛氧溶胶液的方法为：

①将镧盐和锂盐溶解在溶剂a中，得到溶液A；

②将钛盐溶解在溶剂b中，得到溶液B；

③将溶液A滴入持续搅拌的溶液B中，得到溶液C；