本發(fā)明屬于材料制備及應(yīng)用，更具體地，涉及一種雙填料(lipo2f2和富勒烯c60)摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法。

背景技術(shù)：

1、自20世紀(jì)90年代以來，鋰離子電池因其能量密度高、循環(huán)壽命長以及無記憶效應(yīng)等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備和新能源汽車。但仍存在循環(huán)性能差和安全性不足等問題，無法滿足商業(yè)需求。基于高電壓層狀氧化物正極的固態(tài)電池具有高能量密度和高安全性，應(yīng)用前景廣闊。然而，固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面相容性差、不良接觸引起的高界面阻抗以及存在空間電荷層效應(yīng)等問題限制了電池的電化學(xué)性能。因此，改善固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面對于推動高電壓固態(tài)電池的發(fā)展和應(yīng)用具有重大意義。

2、在高電壓正極-固態(tài)電解質(zhì)界面添加一個緩沖層是一種有效的解決措施，可以緩解界面“點-點”的剛性接觸。cn117747957a公開了一種含腈固化液用于改性固態(tài)電解質(zhì)-正極界面，增強(qiáng)了界面接觸，改善了界面處的離子傳輸，同時提升了電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。

3、以上改性方法雖然在一定程度改善了固態(tài)電解質(zhì)-正極界面接觸問題，但是在高電壓下正極和電解質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性難以得到改善。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，通過界面緩沖層中l(wèi)ipo2f2和富勒烯c60的協(xié)同作用，實現(xiàn)了在ncm811顆粒表面自發(fā)形成一層富含lixpoyfz，lipxfy和c60fn的薄且均勻的cei膜，有效改善了ncm811正極和電解質(zhì)在循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提升了latp基高電壓固態(tài)電池的長循環(huán)壽命。

2、本發(fā)明包括以下技術(shù)方案：

3、一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，其特征在于，界面緩沖層聚合物基體為peo，雙填料分別為lipo2f2和富勒烯c60，固態(tài)電解質(zhì)為li1.4al0.4ti1.6(po4)3(latp)，正極材料為ncm811，制備方法包括以下步驟：

4、s1.配制前驅(qū)體溶液，將peo和litfsi溶于乙腈中，再于其中依次加入lipo2f2和富勒烯c60，加熱攪拌均勻；

5、s2.將步驟s1中所獲前驅(qū)體溶液，用移液槍移取均勻地滴涂在latp片的表面，置于烘箱中真空干燥成膜，得界面緩沖層；

6、s3.將ncm811極片貼附于界面緩沖層另一側(cè)。

7、進(jìn)一步的，上述一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，所述步驟s1中peo單體與litfsi的摩爾比為20:1。

8、進(jìn)一步的，上述一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，所述步驟s1中加熱攪拌的溫度為60℃，攪拌速度為800-1000rpm。

9、進(jìn)一步的，上述一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，所述步驟s2中的真空干燥溫度為60℃，時間為12h。

10、進(jìn)一步的，上述一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，所述步驟s2中的latp片采用固相法合成。

11、進(jìn)一步的，上述一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，所述步驟s2中的latp片采用以下方法合成：

12、照化學(xué)計量比稱取li2co3，nh4h2(po4)3，tio2和al2o3；優(yōu)選的，(li2co3過量5％以彌補(bǔ)鋰損失)；并以無水乙醇為球磨介質(zhì)球磨2h進(jìn)行混料得到均勻漿料，漿料烘干后放置180℃烘箱中烘7天，繼而于700℃煅燒4h成相得到初始粉，將初始粉進(jìn)行二次球磨8h得到均勻漿料，均勻漿料烘干后造粒壓制成直徑12mm的片在900℃燒結(jié)6h得到直徑約為10mm的latp片。

13、進(jìn)一步的，上述一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，所述步驟s3中的ncm811極片由以下步驟制備：

14、將正極材料ncm811與活性材料乙炔黑和pvdf按質(zhì)量比8:1:1的比例混于nmp溶液中攪拌過夜后，涂覆在鋁箔上，置于80℃真空干燥箱中干燥12h得到。

15、進(jìn)一步的，上述一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，所述ncm811極片中ncm811的載量為2mg?cm-2。

16、本發(fā)明還公開了一種固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面，由上述任一項所述的方法制備得到。

17、本發(fā)明還公開了上述制備方法在制備長循環(huán)壽命latp基高電壓固態(tài)電池中的用途。

18、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下突出的有益效果：

19、本發(fā)明公開了一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，本發(fā)明通過在latp-ncm811界面之間引入一層薄的雙填料摻雜界面緩沖層，實現(xiàn)了在ncm811顆粒表面自發(fā)形成一層富含lixpoyfz，lipxfy和c60fn的cei膜，有效改善了ncm811正極和電解質(zhì)在循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提升了latp基高電壓固態(tài)電池的長循環(huán)壽命。本發(fā)明制備方法簡單，可規(guī)?；苽洌诟唠妷汗虘B(tài)電池領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用場景。

技術(shù)特征：

1.一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，其特征在于，界面緩沖層聚合物基體為peo，雙填料分別為lipo2f2和富勒烯c60，固態(tài)電解質(zhì)為li1.4al0.4ti1.6(po4)3（latp），正極材料為ncm811，制備方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，其特征在于，所述步驟s1中peo單體與litfsi的摩爾比為20:1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，其特征在于，所述步驟s1中加熱攪拌的溫度為60℃，攪拌速度為800-1000rpm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，其特征在于，所述步驟s2中的真空干燥溫度為60?℃，時間為12?h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，其特征在于，所述步驟s2中的latp片采用固相法合成。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，其特征在于，所述步驟s2中的latp片采用以下方法合成：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，其特征在于，所述步驟s3中的ncm811極片由以下步驟制備：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面的方法，其特征在于，所述ncm811極片中ncm811的載量為2?mg?cm?-2。

9.一種固態(tài)電解質(zhì)-高電壓正極界面，其特征在于，由權(quán)利要求1-8任一項所述的方法制備得到。

10.如權(quán)利要求1-8任一項所述的方法在制備長循環(huán)壽命latp基高電壓固態(tài)電池中的用途。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種雙填料摻雜界面緩沖層改性固態(tài)電解質(zhì)?高電壓正極界面的方法，其中界面緩沖層聚合物基體為PEO，雙填料分別為LiPO<subgt;2</subgt;F<subgt;2</subgt;和富勒烯C<subgt;60</subgt;，所選用的固態(tài)電解質(zhì)為Li<subgt;1.4</subgt;Al<subgt;0.4</subgt;Ti<subgt;1.6</subgt;(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;3</subgt;(LATP），正極材料為NCM811，制備方法包括以下步驟：S1.配制前驅(qū)體溶液，將PEO和LiTFSI溶于一定量乙腈中，再于其中依次加入LiPO<subgt;2</subgt;F<subgt;2</subgt;和富勒烯C<subgt;60</subgt;，加熱攪拌均勻；S2.取適量步驟S1中所獲前驅(qū)體溶液滴涂在LATP片的表面，置于烘箱中真空干燥成膜；S3.將NCM811極片貼附于界面緩沖層另一側(cè)。本發(fā)明通過界面緩沖層中LiPO<subgt;2</subgt;F<subgt;2</subgt;和富勒烯C<subgt;60</subgt;的協(xié)同作用，實現(xiàn)了在NCM811顆粒表面自發(fā)形成一層富含Li<subgt;x</subgt;PO<subgt;y</subgt;F<subgt;z</subgt;，LiP<subgt;x</subgt;F<subgt;y</subgt;和C<subgt;60</subgt;F<subgt;n</subgt;的薄且均勻的CEI膜，有效改善了NCM811正極和電解質(zhì)在循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提升了LATP基高電壓固態(tài)電池的長循環(huán)壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：張全權(quán),王萱,靳洪允,洪建和
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合源鋰創(chuàng)（蘇州）新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30