[发明专利]一种等离子体界面修饰石榴石型复合固态电解质的方法

说明书

本发明公开了一种等离子体界面修饰石榴石型复合固态电解质的方法，属于能源材料领域。本发明采用等离子体对石榴石型复合固态电解质表面进行活化处理，改善了石榴石型复合固态电解质与固态电极的兼容性，降低了石榴石型复合固态电解质的界面阻抗以及使用所述石榴石型复合固态电解质的固态锂电池的极化，增加了固态电池的循环寿命以及石榴石型复合固态电解质的离子电导率。本发明方法周期短、成本低廉，可进行商业化生产，进一步实现固态电解质在商业化中的应用。

技术领域

本发明涉及新能源材料领域，特别涉及一种等离子体界面修饰石榴石型复合固态电解质的方法。

背景技术

自21世纪以来，人类社会在迅猛发展，人类享受着诸多科技带来的好处，但同时也不得不去面对各种环境问题诸如：日益枯竭的化石燃料资源，日趋明显的全球温室效应等，这迫使人类必须改变当前的能源消耗模式，大力发展可再生的清洁能源。与此同时，锂离子电池作为清洁能源的高效储能器件引起了广泛关注。

目前，锂离子电池是基于有机电解质来进行锂离子传导的，进而实现能量的存储与转换。然而，在实际应用过程中锂离子电池通常会受到有机液体电解质电化学性能和热稳定性能差等问题的限制，并且存在尤为突出的安全问题，容易发生挥发、泄漏、燃烧、爆炸等重大安全隐患。

近年来，由于锂金属负极具有高质量比容量(3860mAh/g)以及低的电化学电势(对标准氢电极-3.04V)被视作下一代高能量密度电池的关键负极材料。但是，锂金属作为负极时，锂枝晶的生长会刺穿隔膜造成电池内部短路。使用固态电解质能够有效地抑制锂枝晶带来的短路问题。

此外固态电解质具有以下几大优点：1)高安全性，且避免泄漏和可燃性问题的发生；2)可拓展的电化学窗口；3)高能量密度。因此，固态锂电池的开发不仅具有重要的应用前景，足以引起储能器件与应用的革命性变化，且对国家安全等战略也有非常重要的作用。根据使用固态电解质的种类，固态锂电池主要可以分为无机固态电解质电池和聚合物电池等。然而，目前开发性能优越的固态锂电池，仍然面临诸多科学与技术挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等离子体界面修饰石榴石型复合固态电解质的方法，使得固态电解质界面修饰工艺简单、安全可靠、成本低廉，且界面阻抗减小，进而使用上述石榴石型复合固态电解质的固态锂电池的循环寿命更长，性能更优越。

为实现上述发明目的，本发明一种实施例提供的等离子体界面修饰石榴石型复合固态电解质的方法包括以下步骤：

石榴石型复合固态电解质的制备：按预设比例称取聚合物与石榴石型固态电解质粉末，先将所述聚合物溶于溶剂中搅拌第一预定时间后得到均匀的第一混合溶液，再加入所述石榴石型固态电解质粉末至所述第一混合溶液并搅拌第二预定时间得到第二混合溶液，然后将所述第二混合溶液浇注到预设模具中，再进行真空干燥以去除所述溶剂并成型为石榴石型复合固态电解质膜，从所述预设模具中取出所述石榴石型复合固态电解质膜并进行辊压，得到厚度均匀的石榴石型复合固态电解质；及

等离子体活化处理：对所述石榴石型复合固态电解质的表面进行等离子体活化处理，得到活化的所述石榴石型复合固态电解质。

相较于现有技术，上述等离子体界面修饰石榴石型复合固态电解质的方法中，采用等离子活化处理对所述石榴石型复合固态电解质的表面进行等离子体活化处理，使得所述石榴石型复合固态电解质增加固-固界面兼容性，界面阻抗降低，电池的极化降低，并延长使用上述等离子体界面修饰石榴石型复合固态电解质的固态电池的循环寿命，且性能优越。此外，上述等离子体界面修饰石榴石型复合固态电解质的方法工艺流程简单，基本不涉及复杂的反应过程，降低了能耗和设备的投资。另外，本发明的任何工艺环节基本没有“三废”的产生，符合绿色产业理念，对环境友好。