一种高性能全固态电池及其制备方法

1.本发明涉及全固态电池技术领域，尤其涉及一种高性能全固态电池及其制备方法。


背景技术：

2.目前，大规模应用的锂离子二次电池采用有易燃、有毒的有机电解液作为电解质，存在极大的安全隐患。例如，当电池遭遇恶劣的工作环境时(比如高温)，可能会自燃甚至引起爆炸，严重威胁着人们的生命财产安全。
3.近年来，关于固态电解质的研究主要是聚合物电解质和无机固态电解质两个方向。其中，聚合物电解质包括聚环氧乙烷(peo)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚丙烯腈(pan)等。聚合物电解质最大的优势在于与电极接触性好，从而提升固态电池的离子传导率和倍率性能。然而，聚合物电解质也存在致命的缺点——与电极相容性较差；例如，peo电化学窗口较低，当电压达到4v以上时会发生分解，因此其无法匹配高压正极材料从而限制了电池的能量密度；peo、pan虽然电化学窗口较高，但它们和金属锂的相容性差，在电池充放电循环过程中会跟金属锂持续发生副反应，增加电池阻抗，影响电池寿命。目前尚未有工作报道一款成熟的聚合物电解质体质。
4.而无机固态电解质包括锂快离子导体型固态电解质(lisicon)、钠快离子导体型固态电解质(nasicion)、钙钛矿型固态电解质、石榴石型固态电解质；相比于聚合物电解质，无机固态电解质具有更高的电化学窗口，更好的稳定性，更高的离子电导率，因此，无机固态电解质比聚合物固态电解质更具研究前景。然而，无机固态电解质与正极的固-固接触带来的差的界面接触性限制了其应用，目前针对无机固态电解质体系固态电池的研究也集中于电极-固态电解质界面改性；负极-固态电解质界面常用的改性方法为引入功能性涂层，包括引入聚合物电解质来构建有机-无机复合固态电解质体系；正极-固态电解质界面常用改性方法为对正极颗粒进行二次包覆，从而提高与固态电解质的相容性，但简单的颗粒包覆对界面常用改性方法为对正极颗粒进行二次包覆，从而提高与固态电解质的相容性，但简单的颗粒包覆对界面接触的改善十分有限，为此，目前大部分针对无机固态电解质体系的开发都会在正极-电解质界面处滴加微量的电解液来构建半固态体系，但是这种方法增加了电池使用的安全隐患，背离了构建全固态电池体系的初衷。
5.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

6.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高性能全固态电池及其制备方法，旨在解决现有的正极极片、负极极片与固态电解质的界面相容性差，导致界面处的离子电导率低、电池循环寿命短等问题。
7.本发明的技术方案如下：
8.一种高性能全固态电池，包括从上至下依次层叠设置的金属锂负极、复合功能层、
固态电解质陶瓷片、离子液体-锂盐改性层、正极极片；
9.所述复合功能层包括金属单质和聚环氧乙烷；所述正极极片包括富锂锰基正极材料以及包覆在所述富锂锰基正极材料表面的固态电解质。
10.所述的高性能全固态电池，其中，所述金属单质选自ag或cu；所述固态电解质陶瓷片中的固态电解质选自li
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(po4)3、li
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1.7
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tio3中的至少一种。
11.所述的高性能全固态电池，其中，所述离子液体-锂盐改性层中的离子液体选自咪唑基离子液体、吡啶基离子液体、哌啶基离子液体中的一种或多种；所述离子液体-锂盐改性层中的锂盐选自双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、二氟草酸硼酸锂中的一种或多种。
12.所述的高性能全固态电池，其中，所述固态电解质选自li
6.25
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(po4)3、li
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tio3中的一种。
13.一种所述高性能全固态电池的制备方法，包括步骤：
14.提供表面包覆有固态电解质的富锂锰基正极材料；
15.将所述表面包覆有固态电解质的富锂锰基正极材料与粘结剂、导电炭黑粉末、n-甲基吡咯烷酮混合，得到正极浆料；
16.将所述正极浆料刮涂在铝箔上，进行真空干燥，制得正极极片；
17.提供固态电解质陶瓷片和金属锂负极；
18.将金属单质、litfsi、聚环氧乙烷和溶剂进行混合制得第一混合物，将所述第一混合物滴加在所述固态电解质陶瓷片的一表面，加热至所述溶剂挥发后，在所述固态电解质陶瓷片的其中一表面制得复合功能层；
19.将离子液体和锂盐进行混合，制得第二混合物；
20.在负极壳上放置垫片、正极极片，然后将所述第二混合物加在所述正极极片表面，在所述正极极片表面制得离子液体-锂盐改性层；将金属锂负极与所述固态电解质陶瓷片涂覆有所述复合功能层的一面贴合，然后将所述固态电解质陶瓷片背离所述复合功能层的一面与所述正极极片制有所述离子液体-锂盐改性层的一面贴合，再在所述金属锂负极表面依次放入垫片、弹片，盖上正极壳，制得所述全固态电池。
21.所述的高性能全固态电池的制备方法，其中，所述表面包覆有固态电解质的富锂锰基正极材料的制备方法，包括步骤：
22.提供富锂锰基正极材料，并将所述富锂锰基正极材料分散在乙醇中，得到第一溶液；
23.将固态电解质材料、柠檬酸加入到乙醇溶液中，得到第二溶液；
24.将所述第二溶液加入到第一溶液中，然后加热至所述乙醇挥发，得到前驱体凝胶；
25.将所述前驱体凝胶干燥后，进行煅烧，得到表面包覆有固态电解质的富锂锰基正极材料；
26.所述固态电解质选自li
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、li
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1.7
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tio3中的一种。
27.所述的高性能全固态电池的制备方法，其中，所述表面包覆有固态电解质的富锂锰基正极材料与粘结剂、导电炭黑粉末的质量比为(7-8):(2-1):1；所述粘结剂与所述n-甲
基吡咯烷酮的质量比为3:100。
28.所述的高性能全固态电池的制备方法，其中，所述溶剂选自乙腈、四氢呋喃、丙酮、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种。
29.所述的高性能全固态电池的制备方法，其中，滴加在所述正极极片表面的第二混合物的量为10-50μl。
30.所述的高性能全固态电池的制备方法，其中，滴加在所述固态电解质陶瓷片其中一面的第一混合物的量为100-500μl。
31.有益效果：本发明提供一种高性能全固态电池及其制备方法，所述高性能全固态电池，包括从上至下依次层叠设置的金属锂负极、复合功能层、固态电解质陶瓷片、离子液体-锂盐改性层、正极极片；所述复合功能层包括金属单质和聚环氧乙烷；所述正极极片包括富锂锰基正极材料以及包覆在所述富锂锰基正极材料表面的固态电解质。本发明采用表面包覆有固态电解质的富锂锰基正极材料作为正极材料，可以提升材料的循环稳定性以及倍率性能，在正极极片与固态电解质陶瓷片的界面处引入离子液体和锂盐复合物提升了正极与固态电解质陶瓷片的界面接触性，降低电池整体阻抗，提升电池容量；而在负极与固态电解质陶瓷片的界面处引入复合功能层，提高了负极与固态电解质陶瓷片的界面接触性，从而获得更好的离子电导率和更低的电池整体阻抗，并且复合功能层中加入的金属单质可以吞噬金属锂负极在循环过程中生长的锂枝晶，降低了极化电压以及电池短路可能性，提升电池循环稳定性。
附图说明
32.图1为本发明实施例1的全固态电池的结构示意图；
33.图2为本发明实施例1全固态电池3-llmo@il|llzto@peo@ag|li在0.1c循环性能图；
34.图3为本发明实施例1全固态电池3-llmo@il|llzto@peo@ag|li的倍率性能图。
具体实施方式
35.本发明提供一种高性能全固态电池及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
37.应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
38.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术
语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
39.本发明提供一种高性能全固态电池，包括从上至下依次层叠设置的金属锂负极、复合功能层、固态电解质陶瓷片、离子液体-锂盐改性层、正极极片；
40.所述复合功能层包括金属单质和聚环氧乙烷；所述正极极片包括富锂锰基正极材料(llmo)以及包覆在所述富锂锰基正极材料表面的固态电解质。
41.本实施方式中，所述正极极片采用表面包覆有固态电解质的富锂锰基正极材料，可以提高正极极片与固态电解质陶瓷片的界面相容性，且固态电解质包覆所述富锂锰基正极材料后会提升材料的循环稳定性以及倍率性能，然后在正极极片与固态电解质陶瓷片的界面处引入离子液体和锂盐的混合物，形成离子液体-锂盐改性层，提升正极极片与固态电解质陶瓷片的界面接触性，降低电池整体阻抗，提升电池容量；并且，在金属锂负极与固态电解质陶瓷片的界面处引入复合功能层，提高金属锂负极与固态电解质陶瓷片的界面接触性，从而获得更高的离子电导率和更低的电池整体阻抗，此外，在复合功能层中加入金属单质可以吞噬金属锂负极在循环过程中生长的锂枝晶，降低了极化电压以及电池短路可能性，提升电池循环稳定性。
42.在一些实施方式中，所述金属单质为可以与li形成合金化反应的金属，作为优选地，所述金属单质选自ag或cu；可以吞噬金属锂负极在循环过程中生长的锂枝晶，降低极化电压以及电池短路的可能性，提升电池循环稳定性。
43.在一些实施方式中，所述固态电解质陶瓷片选自锆掺杂石榴石型固态电解质li
6.4
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(llzto)、nasicon型固态电解质li
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(po4)3、nasicon型固态电解质li
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(po4)3、钙钛矿型固态电解质li
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tio3中的至少一种；本实施方式选用的固态电解质陶瓷片的材料比聚合物固态电解质、硫化物固态电解质具有更好的稳定性，更快的离子电导率，因此本实施例构建的全固态电池体系将具有更长的循环寿命以及更好的倍率性能。
44.在一些实施方式中，所述离子液体-锂盐改性层中的离子液体选自咪唑基离子液体、吡啶基离子液体、哌啶基离子液体中的一种或多种；所述离子液体-锂盐改性层中的锂盐选自双三氟甲磺酰亚胺锂(litfsi)、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、二氟草酸硼酸锂中的一种或多种；通过在正极极片与固态电解质陶瓷片的界面处加入离子液体提高接触性，同时加入锂盐来提高界面处的离子电导率。
45.在一种优选地实施方式中，所述离子液体-锂盐改性层中的离子液体选自咪唑基离子液体；所述离子液体-锂盐改性层中的锂盐选自双三氟甲磺酰亚胺锂；在利用咪唑基离子液体提高正极极片与固态电解质陶瓷片之间的接触性时，利用双三氟甲磺酰亚胺锂提高界面处的离子电导率。
46.在一些实施方式中，所述固态电解质选自铝掺杂石榴石型固态电解质li
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0.25o12
(llzao)、nasicon型固态电解质li
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(po4)3、nasicon型固态电解质li
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(po4)3、钙钛矿型固态电解质li
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tio3中的一种；利用固态电解质将所述富锂锰基正极材料进行包覆，可以提高正极极片与固态电解质陶瓷片的界面相容
性，并且，包覆在所述富锂锰基正极材料表面的固态电解质提供了丰富的三维离子传输通道，提升了离子电导率，改善了富锂锰基正极材料的大电流充放电性能，改善了富锂锰基正极材料倍率性能、循环性能，最终提升锂离子电池的比容量、倍率、循环等性能。
47.除此之外，本发明还提供一种高性能全固态电池的制备方法，包括步骤：
48.步骤s10：提供表面包覆有固态电解质的富锂锰基正极材料；
49.步骤s20：将所述表面包覆有固态电解质的富锂锰基正极材料与粘结剂、导电炭黑粉末、n-甲基吡咯烷酮混合，得到正极浆料；
50.步骤s30：将所述正极浆料刮涂在铝箔上，进行真空干燥，制得正极极片；
51.步骤s40：提供固态电解质陶瓷片和金属锂负极；
52.步骤s50：将金属单质、litfsi、聚环氧乙烷和溶剂进行混合制得第一混合物，将所述第一混合物滴加在所述固态电解质陶瓷片的一表面，加热至所述溶剂挥发后，在所述固态电解质陶瓷片的其中一表面制得复合功能层；
53.步骤s60：将离子液体和锂盐进行混合，制得第二混合物；
54.步骤s70：在负极壳上放置垫片、正极极片，然后将所述第二混合物加在所述正极极片表面，在所述正极极片表面制得离子液体-锂盐改性层；将金属锂负极与所述固态电解质陶瓷片涂覆有所述复合功能层的一面贴合，然后将所述固态电解质陶瓷片背离所述复合功能层的一面与所述正极极片制有所述离子液体-锂盐改性层的一面贴合，再在所述金属锂负极表面依次放入垫片、弹片，盖上正极壳，制得所述全固态电池。
55.本实施方式中，在制备全固态电池时，在正极极片与固态电解质陶瓷片的界面处引入离子液体-锂盐改性层，利用离子液体和锂盐提高界面的接触性以及降低电池整体的阻抗，提升电池容量；同时，也在金属锂负极与固态电解质陶瓷片的界面处引入含有金属单质的peo浆料涂层，制得所述复合功能层，从而提高锂金属负极与固态电解质陶瓷片的界面接触，进而获得更高的离子电导率和更低的电池整体阻抗；而所述金属单质为可与li形成合金化反应的金属，其可以吞噬金属锂负极在循环过程中生长的锂枝晶，降低极化电压以及电池短路可能性，提升电池循环稳定性。
56.在一些实施方式中，所述表面包覆有固态电解质的富锂锰基正极材料的制备方法，包括步骤：
57.步骤s11：提供富锂锰基正极材料，并将所述富锂锰基正极材料分散在乙醇中，得到第一溶液；
58.步骤s12：将固态电解质材料、柠檬酸加入到乙醇溶液中，得到第二溶液；
59.步骤s13：将所述第二溶液加入到第一溶液中，然后加热至所述乙醇挥发，得到前驱体凝胶；
60.步骤s14：将所述前驱体凝胶干燥后，进行煅烧，得到表面包覆有固态电解质的富锂锰基正极材料；
61.其中，所述固态电解质选自铝掺杂石榴石型固态电解质li
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、nasicon型固态电解质li
1.5
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(po4)3、nasicon型固态电解质li
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(po4)3、钙钛矿型固态电解质li
0.33
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tio3中的一种。
62.具体地，利用溶胶-凝胶法在富锂锰基正极材料包覆固态电解质材料，保证了所述固态电解质紧密贴合在富锂锰基正极材料表面，同时提供丰富的三维离子传输通道，保证
了锂离子在富锂锰基正极材料与固态电解质之间的快速传导，提升了离子电导率。
63.在所述步骤s14中，所述煅烧的温度为700-800℃，煅烧时间为3-5h。
64.在一些实施方式中，所述表面包覆有固态电解质的富锂锰基正极材料与粘结剂、导电炭黑粉末的质量比为(7-8):(2-1):1；所述粘结剂与所述n-甲基吡咯烷酮的质量比为3:100。
65.在一些实施方式中，所述溶剂选自乙腈、四氢呋喃、丙酮、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种；这些溶剂均有受热易挥发的性质，在制备离子液体-锂盐改性层时，在加热工作台上保温后，即可使得溶剂挥发。
66.在一些实施方式中，滴加在所述正极极片表面的第二混合物的量为10-50μl。
67.在一些实施方式中，滴加在所述固态电解质陶瓷片其中一面的第一混合物的量为100-500μl。
68.在一些实施方式中，所述正极材料可替换为ncm、lfp等商业应用的正极材料。
69.下面进一步举例实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
70.实施例1：
71.本实施例中，所述固态电解质陶瓷片采用锆掺杂石榴石型固态电解质li
6.4
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1.4
ta
0.6o12
(llzto)；
72.正极：采用比商业正极材料具有更高能量密度的富锂锰基正极材料li
1.2
mn
0.54
ni
0.13
co
0.13
o2(llmo)，同时，为提高与llzto的界面相容性，用铝掺杂石榴石型固态电解质li
6.25
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0.25o12
(llzao)对llmo进行包覆处理。
73.负极：采用锂金属负极。
74.正极-固态电解质界面改性方法：在界面处引入离子液体(il)来提高接触性，同时，还在界面加入一定量的双三氟甲磺酰亚胺锂(litfsi)来提高界面处的离子电导率。
75.负极-固态电解质界面改性方法：在llzto一侧原位刮涂一层聚合物电解质peo薄膜，提高固态电解质与锂金属负极的接触性。此外，还在peo浆料中加入少量的银粉，目的是利用银锂合金化反应吞噬电池在循环过程中负极侧生长的锂枝晶，防止电池短路、提高电池循环寿命。
76.具体地，全固态电池的制备方法包括步骤：
77.1、正极极片的制备
78.利用上述的溶胶-凝胶法制备3wt％llzao包覆llmo(记作3-llmo)作为全固态电池正极材料；然后按质量比(7-8):(2-1):1称取3-llmo、粘结剂(pvdf，mw＝100w)、导电炭黑粉末，并加入n-甲基吡咯烷酮(nmp)混合得到正极浆料，其中，pvdf与nmp满足质量比3：100。
79.正极浆料在多点磁力搅拌台上搅拌6-8h后用自动平板涂覆机将正极浆料均匀刮涂在铝箔上(刮刀厚度100um)。刮涂完成后，将刮涂好的极片放入真空干燥箱中并在110-120℃下真空干燥10-12h，即制得所述正极极片。
80.2、llzto固态电解质陶瓷片的制备
81.(1)首先，制备llzto电解质粉末：
82.本实施例采用固相法制备llzto电解质粉末。首先按化学计量比li：la：zr：ta＝
6.4：3：1.4：0.6分别称取碳酸锂(li2co3)、氧化镧(la2o3)、氧化锆(zro2)、氧化钽(ta2o5)，其中粉末总质量约为70g。
83.将上述粉末状药品全部装入250ml氧化锆球磨罐中，加入60-80ml异丙醇作为研磨介质，再加入共100g锆珠(其中φ10mm的锆珠20g，φ8mm的锆珠30g，φ5mm的锆珠50g)，然后在(200-400)r/min转速下球磨(8-5)h(球磨机程序设置为每球磨30min休息15min，(8-5)h为球磨时间而非球磨机工作时间)。
84.球磨结束后将浆料放入鼓风干燥箱中70-80℃干燥2h，浆料干燥完成后用玛瑙研钵将干燥后的块体磨成粉末，随后将粉末转移至氧化铝坩埚中并在450℃煅烧2h(升温速度2℃/min)，再在950℃煅烧2h(升温速度2℃/min)；其中450℃煅烧完成后直接将马弗炉温度升至950℃，而非冷却后重新加热。
85.煅烧完成后将50g粉末再次转移到250ml氧化锆球磨罐中，以2:1的球料比加入φ1mm的锆珠100g，并加入50-80ml异丙醇作为研磨介质，在(200-400)r/min转速下球磨(12-10)h(球磨机程序设置为每球磨30min休息15min，(12-10)h为球磨时间而非球磨机工作时间)。
86.球磨完成后将浆料转移至鼓风干燥箱中(70-80)℃干燥2h，浆料干燥完成后过100目筛得到预烧粉。
87.(2)llzto固态电解质陶瓷片烧制
88.将预烧粉用6mpa压力预压成φ16mm的压实圆片(单个片质量为0.75-1g)，随后在氧化镁坩埚盖上铺上一层过筛后的llzto粉末后将压实圆片转移至坩埚盖上，坩埚盖上放置3个压实圆片后再铺一层llzto粉末对压实圆片进行填埋，然后将氧化镁坩埚反扣坩埚盖上(用作填埋的llzto粉末共4g，所用坩埚为35ml氧化镁坩埚)，其后先在400℃烧结30min(升温速度5℃/min)，再在(1230-1250)℃烧结60min(升温速度2.5-3℃/min)；其中400℃烧结完成后直接将马弗炉继续升温至(1230-1250)℃，而非冷却后重新加热，烧结完成后将得到的片先后在400目、800目、1000目、1500目、2000目的砂纸上分级抛光后得到成品llzto固态电解质陶瓷片。
89.3、负极-llzto界面改性
90.本实施例在llzto固态电解质陶瓷片与锂金属负极界面处引入金属银和聚合物电解质peo复合功能性涂层(ag@peo)以增强界面接触性和稳定性，具体实施方式如下：
91.取0.11-0.22g银粉、0.4g litfsi加入锥形瓶，并加入11-12g乙腈(acn)作为溶剂，混合以后将浆料超声分散2-4h，超声完毕后加入1.1g peo并将混合浆料置于磁力搅拌台上搅拌6-8h。搅拌结束后，用移液枪量取混合浆料100-200ul并滴加在llzto固态电解质片表面(此面记为a面，另一面记作b面)，随后在加热工作台上60℃保温4-6h，待乙腈挥发完毕后得到ag@peo改性llzto。
92.4、正极-llzto界面改性
93.本实施例在富锂锰基正极与llzto固态电解质界面处引入离子液体以及锂盐来增强界面接触性以及离子电导率，具体实施方式如下：
94.取一定量的litfsi粉末加入锥形瓶中，再加入一定量的咪唑基离子液体，满足litfsi浓度为2mol/l，搅拌8-10h后用封口膜封口备用，记为litfsi@il。
95.5、全固态电池组装
96.本实施例组装cr-2032式纽扣电池进行后续性能测试，具体装配流程如下：
97.全固态电池的结构示意图如图1所示，在负极壳上依次放置薄垫片、正极极片，然后用移液枪移取10-20ul的litfsi@il并缓慢滴加到正极表面。
98.然后用平口镊子将锂箔与llzto固态电解质陶瓷片的a面贴紧，再将llzto固态电解质陶瓷片的b面扣在正极极片表面，再依次放入薄垫片、弹片，之后盖上正极壳并用封口机进行封装，得到的纽扣电池记作3-llmo@il|llzto@peo@ag|li。
99.本实施例中，选用3-llzao构建全固态电池体系将拥有更高的容量保持率、更优异的倍率性能；此外，在界面处引入的离子液体和锂盐复合物提升了正极与固态电解质陶瓷片的界面接触性，降低电池整体阻抗，提升电池容量。而负极界面处引入ag@peo功能性涂层，提高了锂金属负极与llzto固态电解质的界面接触性，从而获得更高的离子电导率和更低的电池整体阻抗。此外，加入的金属银可以吞噬金属锂负极在循环过程中生长的锂枝晶，降低了极化电压以及电池短路可能性，提升电池循环稳定性。
100.现对实施例1制备的3-llmo@il|llzto@peo@ag|li进行性能测试，具体为：
101.将全固态电池3-llmo@il|llzto@peo@ag|li进行0.1c性能测试，如图2所示，首圈放电比容量为255.1mah/g，远高于目前研究较多的ncm、lfp正极材料；第30圈的放电比容量为217.6mah/g，30圈的容量保持率为85.3％。
102.如图3为全固态电池3-llmo@il|llzto@peo@ag|li的倍率性能图。其中，在0.1c,0.2c,0.5c,1.0c,2.0c的放电比容量分别为254.8mah/g,220mah/g,171.8mah/g,77.2mah/g,62.4mah/g，当电流密度从2.0c重新减小到0.1c的放电比容量为229.1mah/g，容量保持率为89.9％。
103.综上所述，本发明提供一种高性能全固态电池及其制备方法，所述高性能全固态电池，包括从上至下依次层叠设置的金属锂负极、复合功能层、固态电解质陶瓷片、离子液体-锂盐改性层、正极极片；所述复合功能层包括金属单质和聚环氧乙烷；所述正极极片包括富锂锰基正极材料以及包覆在所述富锂锰基正极材料表面的固态电解质。本发明采用表面包覆有固态电解质的富锂锰基正极材料作为正极材料，可以提升材料的循环稳定性以及倍率性能，在正极极片与固态电解质陶瓷片的界面处引入离子液体和锂盐复合物提升了正极与固态电解质陶瓷片的界面接触性，降低电池整体阻抗，提升电池容量；而在负极与固态电解质陶瓷片的界面处引入复合功能层，提高了负极与固态电解质陶瓷片的界面接触性，从而获得更好的离子电导率和更低的电池整体阻抗，并且复合功能层中加入的金属单质可以吞噬金属锂负极在循环过程中生长的锂枝晶，降低了极化电压以及电池短路可能性，提升电池循环稳定性。
104.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。