[发明专利]一种用于卤化物固态电解质的界面润湿剂

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种用于卤化物固态电解质的界面润湿剂。制备所述界面润湿剂的原料中包括溶剂和锂盐，所述溶剂为正丁醚或异丁醚中的一种或两种；所述锂盐包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂。本发明所提供的界面润湿剂具有电化学窗口宽、与卤化物固态电解质稳定等优点。用于固态电池中可提高电极密实度、提高固固界面之间的电导率、降低固固界面阻抗，从而提高固态电池性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种用于卤化物固态电解质的界面润湿剂。

背景技术

固态电池具有高安全性能、高能量密度(有望达到300～400Wh/kg甚至更高)、循环寿命长(有望避免液态电解质在充放电过程中形成的SEI膜和锂枝晶刺穿隔膜问题)、工作温度范围宽(针刺和高温稳定性较好)、生产效率高、柔性好等优势，因此固态电池成为未来电池发展的主流方向之一。

固态电解质的开发对于固态电池来说是其中最关键的步骤之一。目前研究较多的固态电解质主要有聚合物、氧化物、硫化物、卤化物等，其中卤化物具有高离子电导率、稳定的化学/电化学稳定性、良好的可塑性、较高的氧化稳定电位(～4.2V)(Adv.Mater.2018,1803075)，且与钴酸锂正极材料、三元正极材料、富锂锰基正极材料具有良好的相容性。因此，卤化物固态电解质成为应用于固态电池中最具潜力的电解质。

但固态电解质与电极之间的界面问题是制约其投入大规模商业应用的主要因素。相对于传统的液态电池，固态电池中会出现正极-电解质界面、负极-电解质界面、无机颗粒之间的界面，锂离子在这些界面上的迁移情况决定了固态电解质的整体电导率以及电池的整体性能(Joule 2,1–25,October 17,2018)。目前为止，现有技术中的界面润剂应用于卤化物固态电解后存在氧化电位低的问题，无法有效地应用。发明内容

针对现有技术中的卤化物固态电解质的界面润湿剂效果不够理想的问题，本发明提供一种专门用于卤化物固态电解质的界面润湿剂。制备所述润湿剂的原料中包括溶剂和锂盐，所述溶剂为正丁醚或异丁醚中的一种或两种；所述锂盐包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂。

本发明发现，以双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)为锂盐，以正丁醚或异丁醚为溶剂制备的界面润湿剂在应用于卤化物固态电解质的过程中具有氧化电位高与卤化物固态电解质混合后性能稳定的优点。

优选的，所述锂盐在所述溶剂中浓度为2～3mol/L。

优选的，所述锂盐还包括双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)。

优选的，所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂的混合物，所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂的摩尔百分数大于等于50％。添加双氟磺酰亚胺锂后，材料的电化学窗口会有一定程度的降低，但是在上述添加量内，不会对电化学窗口产生明显的影响，可扩大后续的应用范围。

优选的，所述卤化物固态电解质的化学组成式为Li_aM_bX_c，其中，M包括选自除Li以外的金属元素和半金属元素中的至少一种，X包括选自F、Cl、Br、I中的至少一种。

本发明还保护本发明所述的界面润湿剂的制备方法，包括如下步骤：

在充满氩气的手套箱中，称取锂盐，将所述锂盐加入的到溶液中，至完全溶解。

本发明还保护本发明所述界面润湿剂的锂离子电池或锂电池。

优选的，所述锂离子电池或锂电池为卤化物固态电解质-高镍正极材料体系或富锂锰基高压正极材料体系。

本发明具有如下有益效果：

本发明所提供的界面润湿剂具有电化学窗口宽、与卤化物固态电解质稳定等优点。用于固态电池中可提高电极密实度、提高固固界面之间的电导率、降低固固界面阻抗，从而提高固态电池性能。

附图说明