新技術(shù)及復(fù)合材料可提高離子電導(dǎo)率

一、桑德集團(tuán)研發(fā)LATP－WO3膜層鋰片層技術(shù)，提高固態(tài)電池離子電導(dǎo)率

概述無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)材料中磷酸鈦鋁鋰Li1＋xAlxTi2－x（PO4）3（簡(jiǎn)稱LATP），室溫下?lián)碛邢鄬?duì)更高的離子電導(dǎo)率，在水和空氣中能穩(wěn)定存在，且其合成方法簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)受到更加廣泛的關(guān)注。但是LATP容易與鋰金屬發(fā)生反應(yīng)，使LATP中的Ti4＋被還原成Ti3＋，導(dǎo)致鋰離子導(dǎo)體LATP中產(chǎn)生電子傳導(dǎo)，進(jìn)而降低了LATP對(duì)鋰片的穩(wěn)定性。桑德集團(tuán)有限公司利用在金屬鋰片表面設(shè)置Li3PO4膜層和LATP膜層方法緩解上述問題。

專利名稱全固態(tài)鋰離子電池及其制備方法

主要目的緩解現(xiàn)有技術(shù)中以金屬鋰片作為負(fù)極時(shí)，金屬鋰片產(chǎn)生的鋰枝晶容易與LATP發(fā)生氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致在鋰離子導(dǎo)體LATP中產(chǎn)生電子傳導(dǎo)，影響LATP對(duì)鋰片的穩(wěn)定性的技術(shù)問題，從而達(dá)到提高金屬鋰片和LATP固態(tài)電解質(zhì)穩(wěn)定性的技術(shù)效果。

鋰片膜層主要制備工藝

測(cè)試數(shù)據(jù)在60℃下，分別對(duì)覆有Li3PO4／LATP的金屬鋰片制成的固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰片電池在不同時(shí)間下的阻抗進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表，顯示出添加Li3PO4／LATP膜層后的固態(tài)電池鋰離子電導(dǎo)率有顯著提升，且隨時(shí)間的增加，離子電導(dǎo)率數(shù)據(jù)呈逐漸增加的趨勢(shì)，而無(wú)膜層的呈現(xiàn)出衰減趨勢(shì)。由于離子電導(dǎo)率的增加更有利于鋰離子的脫嵌，此膜層的研發(fā)應(yīng)用提升了全固態(tài)鋰離子電池后期的電性能。

二、桑德集團(tuán)采用聚碳酸烯基酯為復(fù)合材料，將硫化物固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)

概述硫化物固態(tài)電解質(zhì)柔韌性差，制備工藝復(fù)雜，制成的電解質(zhì)膜存在厚度大，柔韌性差，可加工性差等特點(diǎn)。而通過復(fù)合手段，得到的聚合物／無(wú)機(jī)復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)則兼具上述兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，是最有應(yīng)用前景的電解質(zhì)材料。在聚合物／硫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)中，聚醚類聚合物（如聚環(huán)氧乙烷，PEO）／硫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)是研究的重點(diǎn)。

然而，研究發(fā)現(xiàn)，硫和聚醚類的醚氧鍵發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致硫或硫化物在聚醚類的聚合物中發(fā)生溶解現(xiàn)象，從而會(huì)在硫化物復(fù)合電解質(zhì)制備成膜時(shí)，產(chǎn)生雜相，導(dǎo)致離子電導(dǎo)率降低。為了解決現(xiàn)有技術(shù)的硫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)中，硫或硫化物在聚醚類的聚合物中發(fā)生溶解現(xiàn)象，而在硫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)制備成膜時(shí)，產(chǎn)生雜相，導(dǎo)致離子電導(dǎo)率降低的技術(shù)問題，桑德集團(tuán)發(fā)明了一種硫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，通過聚碳酸烯基酯與制備硫化物固態(tài)電解質(zhì)基體的原料制備而成、或通過聚碳酸烯基酯與硫化物固態(tài)電解質(zhì)基體制備，從而解決上述導(dǎo)致離子電導(dǎo)率降低現(xiàn)象。

專利名稱一種硫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法、固態(tài)電池

主要目的避免傳統(tǒng)硫化物固態(tài)電解質(zhì)制備時(shí)，硫和聚醚類的醚氧鍵發(fā)生反應(yīng)而造成的溶解現(xiàn)象所產(chǎn)生的雜相，提高了硫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。

硫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)主要制備步驟

測(cè)試數(shù)據(jù)采用交流阻抗法對(duì)硫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜的電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)定。測(cè)量前在充滿氬氣的手套箱中組裝好阻塞型電池，將硫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜（CSE）沖成直徑為1cm的圓片，然后夾在兩個(gè)不銹鋼（SS）電極之間，組裝成不繡鋼／硫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜／不繡鋼（SS／CES／SS）的測(cè)量體系。釆用電化學(xué)工作站CHI660C（上海辰華儀器公司）進(jìn)行交流阻抗譜測(cè)試，測(cè)試過程中，設(shè)置交流微擾幅度為5mV，掃描頻率范圍為100KHz～0．1Hz。測(cè)量體系的溫度范圍為20～80℃，每隔5℃進(jìn)行一次測(cè)量。

通過對(duì)比樣本與對(duì)比例數(shù)據(jù)，可以看出，采用聚碳酸烯基酯制備得到的硫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜的離子電導(dǎo)率，均比采用聚環(huán)氧乙烷制備得到的硫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜離子電導(dǎo)率高，甚至提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。