CN111129573A - 一种全固态锂金属电池的热处理方法 - Google Patents

一种全固态锂金属电池的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种全固态锂金属电池的热处理方法。所述方法包括以下步骤：在惰性气氛中，对循环后的全固态锂金属电池进行热处理，得到处理后的全固态锂金属电池。本发明提供的热处理方法，减少循环中生成的锂枝晶，避免锂枝晶的持续生长，有效减缓全固态锂金属电池的循环失效；同时液化的锂能够和电解质更好的贴合，降低电解质和负极的界面电阻；所述方法操作简单，有效解决全固态锂金属电池锂枝晶和界面接触的问题，提升循环后全固态锂金属电池的容量，延长了全固态锂金属电池的使用寿命，具有较高的应用价值。

Description

一种全固态锂金属电池的热处理方法
技术领域
本发明涉及锂金属电池技术领域，具体涉及一种全固态锂金属电池的热处理方法。
背景技术
锂离子电池能量密度高、输出功率大，绿色环保对环境友好，不含有铅、镉、汞等有毒物质，在新能源汽车、储能方面有着广泛的应用前景。目前商用的锂电池中使用的负极大部分为石墨负极，石墨负极的理论容量372mAh/g，实际使用过程中可达到360mAh/g左右；而使用锂金属作为负极，理论容量可以提升10倍以上，达到3860mAh/g，但是金属锂电极在充放电过程中易产生锂枝晶，在反复充放电过程中不断生长，直到刺穿隔膜造成电池短路，甚至爆炸，严重限制了锂金属电池的发展。
CN108899472A公开了一种通过在锂金属表面压制一层50-100μm的海绵层(聚氨酯海绵、橡胶海绵或者三聚氰胺海绵中的一种或几种)，替代隔膜隔离正负极，使用海绵这种弹性材料降低锂金属负极在充放电过程中形变带来的影响。但是该方法中使用的液态电解液的热稳定性不足，在短路失效时容易产生爆炸燃烧的风险。
目前锂电池使用的电解液中电解质主要为LiPF6，在EMC和DMC溶剂在215℃下发生复杂的热分解反应，而且在锂电池中负极的SEI膜分解和电解液的反应在100℃左右就会开始。使用锂镧锆氧固态电解质(LLZO)能够有效的提升锂电池的热稳定性，减少电解质的热分解，同时减少了电芯短路后引起爆炸起火的风险。
CN209447927U公开了一种通过在固态电解质表面喷涂一层2μm的负极保护层，通过挤压与锂箔片负极压制成一体，最终形成正极集流体、正极材料层、固态电解质层、锂负极保护层、金属锂箔片、负极集流体顺序层叠结构，通过设置一层负极保护层改善负极和固态电解质接触的化学稳定性问题以及循环后锂枝晶产生刺穿固态电解质带来的短路失效问题。该方法中，每层材料都需要进行涂覆挤压，工序多，制程控制要求和环境控制要求非常高。
因此，如何简单有效的抑制锂枝晶的持续生长，改善负极与电解质界面接触的问题，成为目前亟待解决的问题。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种全固态锂金属电池的热处理方法，所述方法对循环后的全固态锂金属电池进行热处理，简单有效的抑制锂枝晶的持续生长，降低电解质和负极的界面电阻，改善全固态锂金属电池锂枝晶和界面接触的问题，降低了电芯失效后爆炸燃烧的风险。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种全固态锂金属电池的热处理方法，所述方法包括以下步骤：
在惰性气氛中，对循环后的全固态锂金属电池进行热处理，得到处理后的全固态锂金属电池。
本发明提供的热处理方法，针对循环后的全固态锂金属电池，通过热处理将锂负极熔融，恢复成循环前的状态，避免锂枝晶的持续生长，有效减缓全固态锂金属电池的循环失效；同时液化的锂能够和电解质有效贴合，降低电解质和负极的界面电阻；所述方法操作简单，有效解决全固态锂金属电池锂枝晶和界面接触的问题，提升循环后全固态锂金属电池的容量，延长使用寿命，具有较高的应用价值。
所述循环后的全固态锂金属电池的锂负极片表面形成锂枝晶，影响性能，若锂枝晶继续生长，会刺穿电解质与正极片接触，造成电池失效。
优选地，所述惰性气氛的气体包括氮气、氩气或氦气中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性组合：氮气和氩气、氮气和氦气等。
优选地，所述热处理的升温速率为1-15℃/min，例如可以是1℃/min、1.5℃/min、2℃/min、3℃/min、5℃/min、10℃/min、12℃/min、14℃/min或15℃/min等，优选为3-10℃/min；若所述升温速率低于1℃/min，则升温时间过长，效率较低；升温速率高于15℃/min，升温速度过快，电芯形变速度快，影响电芯性能。
优选地，所述热处理的温度为175-230℃，例如可以是175℃、180℃、185℃、190℃、200℃、210℃、220℃或230℃等，优选为180-200℃；若所述温度低于175℃，低于锂金属熔点较多，热处理效果差；温度高于230℃，温度过高对部分种类的正极活性物质物质稳定性有影响，同时继续增加温度对热处理效果提升不大，不利于能源利用；同时，当温度高于250度甚至300度时，部分类型的正极材料开始分解，不利于锂金属电池的使用。
优选地，所述热处理的时间为0.2-20h，例如可以是0.2h、0.5h、1h、3h、5h、8h、10h、15h、18h或20h等，优选为0.5-10h；若所述时间短于0.2h，热处理效果差；所述时间长于20h，长时间热处理对电池循环性能有不利影响。
优选地，在所述热处理后进行降温。
优选地，所述降温的速率为1-30℃/min，例如可以是1℃/min、3℃/min、5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min或30℃/min等，优选为3-10℃/min。
优选地，所述降温为降至40℃以下，例如可以是38℃、30℃、20℃或10℃等，所述降温为降至室温。
优选地，所述全固态锂金属电池包括两层负极片、两层固态电解质层和一层正极片形成的五层层叠结构；所述全固态锂金属电池结构简单，简化了电芯的层叠结构。
本发明中，所述锂金属电池包括全固态锂金属电池，所述全固态锂金属电池使用固态电解质能够有效的提升锂电池的热稳定性，减少电解质的热分解，同时减少了电芯短路后引起爆炸起火的风险。
优选地，所述两层固态电解质层形成口袋状，包裹正极片，隔离正极片和负极片。
优选地，所述负极片包括锂箔、负极集流体和极耳。
优选地，所述锂箔贴合在负极集流体上，所述负极集流体上设置有极耳。
优选地，所述锂箔的厚度为1-100μm，例如可以是1μm、5μm、10μm、30μm、50μm、80μm、90μm或100μm等，优选为5-50μm。
优选地，所述负极集流体为铜箔，所述铜箔的厚度为0.003-5mm，例如可以是0.003mm、0.005mm、0.01mm、0.08mm、0.1mm、0.5mm、1mm、3mm、4mm或5mm等，优选为0.006-1mm。
优选为，所述固体电解质层包括锂镧锆氧固体电解质、掺杂元素掺杂的锂镧锆氧固体电解质、钛酸锂镧固体电解质或掺杂元素掺杂的钛酸锂镧固体电解质中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性组合：锂镧锆氧固体电解质和钛酸锂镧固体电解质，锂镧锆氧固体电解质和掺杂元素掺杂的锂镧锆氧固体电解质，钛酸锂镧固体电解质和掺杂元素掺杂的钛酸锂镧固体电解质等，优选为锂镧锆氧固体电解质和/或掺杂元素掺杂的锂镧锆氧固体电解质。
优选地，所述掺杂元素包括Al、Nb、Ta或Ga中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性组合：Al和Nb，Al和Ta，Ga和Nb，Ta和Ga等。
优选地，所述固体电解质层厚度为0.01-3mm，例如可以是0.01mm、0.03mm、0.05mm、0.1mm、0.5mm、1mm、2mm或3mm等，优选为0.03-1mm。
优选地，所述正极片包括正极活性物质层、正极集流体和极耳。
优选地，所述正极活性物质层贴合在正极集流体上，所述正极集流体上设置有极耳。
优选地，所述正极活性物质层中的正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料或钛酸锂中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性组合：钴酸锂和锰酸锂，钴酸锂和钛酸锂，锰酸锂和磷酸铁锂，镍钴锰三元材料和镍钴铝三元材料等。
优选地，所述正极活性物质层的厚度为0.05-5mm，例如可以是0.05mm、0.08mm、0.1mm、0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm或5mm等，优选为0.1-3mm。
优选地，所述正极集流体为铝箔，所述铝箔的厚度为0.01-5mm，例如可以是0.01mm、0.03mm、0.05mm、0.1mm、0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm或5mm等，优选为0.012-1mm。
优选地，所述负极片的长度小于固体电解质层的长度，大于正极片的长度。
优选地，所述负极片的宽度小于固体电解质层的宽度，大于正极片的宽度。
优选地，在宽度方向上，所述固体电解质层的边缘与正极片的边缘距离0.01-1mm，例如可以是0.01mm、0.03mm、0.05mm、0.1mm、0.5mm、0.8mm或1mm等。
优选地，所述锂金属电池还包括外壳和绝缘密封材料。
优选地，所述外壳和绝缘密封材料均为耐高温材料，使用温度范围-30-270℃，例如可以是-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、150℃、200℃、250℃或270℃等。
优选地，所述外壳包括铝壳和/或钢壳。
优选地，所述绝缘密封材料包括耐高温硅酮胶和/或耐高温环氧树脂。
作为本发明进一步的优选方案，所述方法包括以下步骤：
(1)选择全固态锂金属电池，所述电池包括两层负极片、两层固态电解质层和一层正极片形成的五层层叠结构，所述两层固态电解质层形成口袋状，包裹正极片，隔离正极片和负极片，所述负极片的长度和宽度小于固体电解质层，大于正极片，在宽度方向上，所述固体电解质层的边缘与正极片的边缘距离0.01-1mm；
(2)对步骤(1)中的全固态锂金属电池，进行循环，得到循环后的全固态锂金属电池；
(3)在惰性气氛中，以速率为1-15℃/min升温至175-230℃，对循环后的全固态锂金属电池进行热处理，保温0.2-20h，然后以1-30℃/min速率降至40℃以下。
本发明中，对全固态锂金属电池的制备方法，不做具体的限定，只要是本领域技术人员常用的方法，均适用于本发明。
示例性地，所述全固态锂金属电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)将正极活性物质、导电剂和粘结剂混合，形成正极浆料，将其均匀涂覆在0.010-5mm厚度的铝箔两侧表面，涂覆的厚度为0.05-5mm，铝箔上留有空箔，用于焊接正极耳，空箔的尺寸根据极耳的尺寸进行选择，得到正极片；
(2)制备固体电解质层，使其厚度为0.010-3mm，两层固体电解质层做成口袋状，在宽度方向上，所述固体电解质层的边缘与正极片的边缘距离0.01-1mm；
(3)控制环境水分和氧含量在0.1ppm以下，将厚度为0.1-100μm的锂箔平整的压在厚度为0.003-5mm的铜箔上，铜箔留有空箔，用于焊接负极耳，空箔的尺寸根据极耳的尺寸进行选择，负极片长度和宽度小于固体电解质层，大于正极片，在宽度方向上，所述固体电解质层的边缘与正极片的边缘距离0.01-1mm，得到负极片；
(4)将步骤(1)得到的正极片放入步骤(2)得到的口袋状固体电解质层，将步骤(3)中两张负极片的锂箔面朝固体电解质层，两张负极片铜箔焊接在同一个极耳上，极耳焊接完成后，放入耐高温外壳，使用耐高温绝缘密封材料完成封装，得到所述的全固态锂金属电池。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的热处理方法，针对循环后的锂金属电池，通过热处理将锂负极熔融，恢复成循环前的状态，避免锂枝晶的持续生长，有效减缓锂金属电池的循环失效；同时液化的锂能够和电解质有效贴合，降低电解质和负极的界面电阻；
(2)本发明提供的热处理方法，操作简单，能够有效解决锂金属电池负极和界面接触的问题，提升循环后锂金属电池的容量，示例性地，50次循环后锂金属的容量为3507mAh，热处理后容量为3612mAh，接近初始容量3686mAh，同时延长锂金属电池的使用寿命，具有较高的应用价值。
附图说明
图1是实施例1的全固态锂金属电池内部结构示意图。
图中，1-负极片，2-正极片，3-固体电解质，4-正极极耳，5-负极极耳。
图2是实施例1的全固态锂金属电池中两层电解质层包覆正极片的示意图。
图3是实施例2热处理前后全固态锂金属电池的容量曲线对比图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明，本发明为达成预定的技术效果所采取的技术手段，对本发明的具体实施方式、结构详细说明如下。
实施例1
本实施例提供一种全固态锂金属电池的热处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将钛酸锂、导电剂SP和聚偏氟乙烯按质量比90:5:5，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，分散成正极浆料，均匀涂布在15μm厚度的铝箔两侧表面，铝箔留2×1.5cm的空箔，用于焊接正极耳，面密度控制为180mg/cm2，压实密度控制为1.8g/cm3，单层正极活性物质层厚度压至1mm，正极片长和宽分别为9.5和7.5cm；
(2)使用锂镧锆氧固态电解质LLZO，控制电解质层厚度为0.5mm，长和宽分别为10cm和8cm，将两层电解质层做成口袋状；
(3)在水分和氧含量控制在0.1ppm以下的环境中，将厚度为157μm的锂箔平整的压在30μm铜箔上，铜箔留2×1.5cm的空箔，用于焊接负极耳，负极片长和宽分别为9.8cm和7.8cm；
(4)将正极片包入固体电解质层，将两张负极片的锂箔面朝固体电解质层，两张负极片铜箔焊接在同一个极耳上，极耳焊接完成后，放入长和宽分别为10cm和8cm的钢壳，使用耐高温硅酮胶材料完成封装，得到全固态锂金属电池；
(5)将全固态锂金属电池在电压区间为0.01-1.5V，电流密度为0.1C的条件下，循环50次，得到循环后的全固态锂金属电池；
(6)将循环后的全固态锂金属电池以3℃/min升温至180℃，保温1h，以5℃/min降温至室温20℃，然后进行容量测试。
本实施例的全固态锂金属电池的结构内部结构示意图，如图1所示，图中锂金属电池，包括两层负极片1、一层正极片2和两层固态电解质层3形成的层叠结构，负机片1上设置有负极极耳5，正极片2上设置有极耳4，两层固态电解质层3包覆正极片2，隔离正极片2和负极片1。两层固态电解质层包覆正极片的结构示意图，如图2所示，从图中可以看出，两层固态电解质层3呈口袋状，正极片2包入固态电解质层3。
实施例2
本实施例提供一种全固态锂金属电池的热处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将三元NCM523、导电剂SP和聚偏氟乙烯按质量比90:5:5，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，分散成正极浆料，均匀涂布在30μm厚度的铝箔两侧表面，铝箔留2×1.5cm的空箔，用于焊接正极耳，面密度控制为165mg/cm2，压实密度控制为3.3g/cm3，正极活性物质层厚度压至0.56mm，正极片长和宽分别为9.5和7.5cm；
(2)使用锂镧锆氧固态电解质LLZO，控制电解质层厚度为0.75mm，长和宽分别为10cm和8cm，将两层电解质层做成口袋状；
(3)在水分和氧含量控制在0.1ppm以下的环境中，将厚度为10μm的锂箔平整的压在12μm铜箔上，铜箔留2×1.5cm的空箔，用于焊接负极耳，负极片长和宽分别为9.8cm和7.8cm；
(4)将正极片包入固体电解质层，将两张负极片的锂箔面朝固体电解质层，两张负极片铜箔焊接在同一个极耳上，极耳焊接完成后，放入长和宽分别为10cm和8cm的钢壳，使用耐高温环氧树脂材料完成封装，得到全固态锂金属电池；
(5)将全固态锂金属电池在电压区间为3.0-4.3V，电流密度为0.1C的条件下，循环50次，得到循环后的全固态锂金属电池；
(6)将循环后的全固态锂金属电池以5℃/min升温至185℃，保温2h，以5℃/min降温至室温25℃，然后进行容量测试。
本实施例的全固态锂金属电池，分别测试首次放电容量、循环后的容量和热处理的容量，容量曲线对比图如图2所示，从图中可以看出，所述全固态锂金属电池的首次放电容量大于热处理的容量，热处理的容量大于循环后的容量。
实施例3
本实施例提供一种全固态锂金属电池的热处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将钛酸锂、导电剂SP和聚偏氟乙烯按质量比90:5:5，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，分散成正极浆料，均匀涂布在2mm厚度的铝箔两侧表面，铝箔留2×1.5cm的空箔，用于焊接正极耳，面密度控制为900mg/cm2，压实密度控制为1.8g/cm3，正极活性物质层厚度压至5mm，正极片长和宽分别为9.5和7.5cm；
(2)使用钛酸锂镧固态电解质LLTO，控制电解质层厚度为3mm，长和宽分别为10cm和8cm，将两层电解质层做成口袋状；
(3)在水分和氧含量控制在0.1ppm以下的环境中，将厚度为100μm的锂箔平整的压在5mm铜箔上，铜箔留2×1.5cm的空箔，用于焊接负极耳，负极片长和宽分别为9.8cm和7.8cm；
(4)将正极片包入固体电解质层，将两张负极片的锂箔面朝固体电解质层，两张负极片铜箔焊接在同一个极耳上，极耳焊接完成后，放入长和宽分别为10cm和8cm的钢壳，使用耐高温硅酮胶材料完成封装，得到全固态锂金属电池；
(5)将全固态锂金属电池在电压区间为0.01-1.5V，电流密度为0.1C的条件下，循环50次，得到循环后的全固态锂金属电池；
(6)将循环后的全固态锂金属电池以1℃/min升温至200℃，保温20h，以2℃/min降温至35℃，然后进行容量测试。
实施例4
本实施例提供一种全固态锂金属电池的热处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将三元NCM811、导电剂SP和聚偏氟乙烯按质量比90:5:5，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，分散成正极浆料，均匀涂布在0.01mm厚度的铝箔两侧表面，铝箔留2×1.5cm的空箔，用于焊接正极耳，面密度控制为340mg/cm2，压实密度控制为3.4g/cm3，正极活性物质层厚度压至0.10mm，正极片长和宽分别为9.5和7.5cm；
(2)使用铝掺杂的锂镧锆氧固态电解质，控制电解质层厚度为0.01mm，长和宽分别为10cm和8cm，将两层电解质层做成口袋状；
(3)在水分和氧含量控制在0.1ppm以下的环境中，将厚度为5μm的锂箔平整的压在0.006mm铜箔上，铜箔留2×1.5cm的空箔，用于焊接负极耳，负极片长和宽分别为9.8cm和7.8cm；
(4)将正极片包入固体电解质层，将两张负极片的锂箔面朝固体电解质层，两张负极片铜箔焊接在同一个极耳上，极耳焊接完成后，放入长和宽分别为10cm和8cm的钢壳，使用耐高温硅酮胶材料完成封装，得到全固态锂金属电池；
(5)将全固态锂金属电池在电压区间为3.0-4.3V，电流密度为0.1C的条件下，循环50次，得到循环后的全固态锂金属电池；
(6)将循环后的全固态锂金属电池以15℃/min升温至200℃，保温10h，以10℃/min降温至室温25℃，然后进行容量测试。
实施例5
本实施例提供一种全固态锂金属电池的热处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将磷酸铁锂、导电剂SP和聚偏氟乙烯按质量比85:6:9，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，分散成正极浆料，均匀涂布在0.015mm厚度的铝箔两侧表面，铝箔留2×1.5cm的空箔，用于焊接正极耳，面密度控制为69mg/cm2，压实密度控制为2.3g/cm3，正极活性物质层厚度压至0.3mm，正极片长和宽分别为9.5和7.5cm；
(2)使用镓和钽掺杂的锂镧锆氧固态电解质，控制电解质层厚度为0.01mm，长和宽分别为10cm和8cm，将两层电解质层做成口袋状；
(3)在水分和氧含量控制在0.1ppm以下的环境中，将厚度为10μm的锂箔平整的压在0.01mm铜箔上，铜箔留2×1.5cm的空箔，用于焊接负极耳，负极片长和宽分别为9.8cm和7.8cm；
(4)将正极片包入固体电解质层，将两张负极片的锂箔面朝固体电解质层，两张负极片铜箔焊接在同一个极耳上，极耳焊接完成后，放入长和宽分别为10cm和8cm的钢壳，使用耐高温环氧树脂材料完成封装，得到全固态锂金属电池；
(5)将全固态锂金属电池在电压区间为2.5-3.6V，电流密度为0.1C的条件下，循环50次，得到循环后的全固态锂金属电池；
(6)将循环后的全固态锂金属电池以3℃/min升温至190℃，保温15h，以10℃/min降温至室温25℃，然后进行容量测试。
本实施例的全固态锂金属电池，测试热处理前后的内阻，首次充放电后电池内阻115mΩ，循环后内阻137mΩ，热处理后内阻95mΩ，说明热处理能够降低电池的内阻，改善负极锂和固体电解质的接触。
实施例6
本实施例提供一种全固态锂金属电池的热处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将三元NCM523、导电剂SP和聚偏氟乙烯按质量比90:5:5，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，分散成正极浆料，均匀涂布在30μm厚度的铝箔两侧表面，铝箔留2×1.5cm的空箔，用于焊接正极耳，面密度控制为165mg/cm2，压实密度控制为3.3g/cm3，正极活性物质层厚度压至0.56mm，正极片长和宽分别为9.5和7.5cm；
(2)使用锂镧锆氧固态电解质LLZO，控制电解质层厚度为0.75mm，长和宽分别为10cm和8cm，将两层电解质层做成口袋状；
(3)在水分和氧含量控制在0.1ppm以下的环境中，将厚度为10μm的锂箔平整的压在12μm铜箔上，铜箔留2×1.5cm的空箔，用于焊接负极耳，负极片长和宽分别为9.8cm和7.8cm；
(4)将正极片包入固体电解质层，将两张负极片的锂箔面朝固体电解质层，两张负极片铜箔焊接在同一个极耳上，极耳焊接完成后，放入长和宽分别为10cm和8cm的钢壳，使用耐高温环氧树脂材料完成封装，得到全固态锂金属电池；
(5)将全固态锂金属电池在电压区间为3.0-4.3V，电流密度为0.1C的条件下，循环50次，得到循环后的全固态锂金属电池；
(6)将循环后的全固态锂金属电池以5℃/min升温至230℃，保温15h，以5℃/min降温至室温25℃，然后进行容量测试。
热处理前后全固态锂金属电池性能的评价：
将上述各实施例中的全固态锂金属电池，进行循环和容量测试，测试结果如表1所述。
表1
Figure BDA0002343045080000141
通过表1可以看出以下几点：
(1)综合实施例1-6可以看出，实施例1-6对循环后的全固态锂金属电池进行热处理，热处理前，初始容量为1170-17108mAh，循环50次容量为802-16083mAh，热处理后容量为845-16658mAh，由此说明，实施例1-6采用热处理的方法，能够恢复部分循环损失的容量，减缓锂金属电池的失效；
(2)综合实施例2与实施例6可以看出，实施例2采用热处理的温度为185℃，较实施例6采用热处理的温度为230℃，热处理后容量分别为3872mAh和3877mAh，由此说明，使用更高的热处理温度和更长的处理时间对容量恢复的程度影响不大，使用合适的热处理温度能够减少能源的消耗达到同样的恢复效果。
综上，本发明提供的热处理方法，针对循环后的全固态锂金属电池，通过热处理减少循环中生成的锂枝晶数量，避免锂枝晶的持续生长，有效减缓全固态锂金属电池的循环失效；同时液化的锂能够和电解质更好的贴合，降低电解质和负极的界面电阻；所述方法操作简单，有效解决全固态锂金属电池锂枝晶和界面接触的问题，提升循环后全固态锂金属电池的容量，延长了全固态锂金属电池的使用寿命，具有较高的应用价值。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种全固态锂金属电池的热处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在惰性气氛中，对循环后的全固态锂金属电池进行热处理，得到处理后的全固态锂金属电池。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性气氛的气体包括氮气、氩气或氦气中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述热处理的升温速率为1-15℃/min，优选为3-10℃/min；
优选地，所述热处理的温度为175-230℃，优选为180-200℃；
优选地，所述热处理的时间为0.2-20h，优选为0.5-10h。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述热处理后进行降温；
优选地，所述降温的速率为1-30℃/min，优选为3-10℃/min；
优选地，所述降温为降至40℃以下。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述全固态锂金属电池包括两层负极片、两层固态电解质层和一层正极片形成的五层层叠结构；
优选地，所述两层固态电解质层形成口袋状，包裹正极片，隔离正极片和负极片。
5.根据权利要求4所述所述的方法，其特征在于，所述负极片包括锂箔、负极集流体和极耳；
优选地，所述锂箔贴合在负极集流体上，所述负极集流体上设置有极耳；
优选地，所述锂箔的厚度为1-100μm，优选为5-50μm；
优选地，所述负极集流体为铜箔，所述铜箔的厚度为0.003-5mm，优选为0.006-1mm。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述固体电解质层包括锂镧锆氧固体电解质、掺杂元素掺杂的锂镧锆氧固体电解质、钛酸锂镧固体电解质或掺杂元素掺杂的钛酸锂镧固体电解质中的任意一种或至少两种的组合，优选为锂镧锆氧固体电解质和/或掺杂元素掺杂的锂镧锆氧固体电解质；
优选地，所述掺杂元素包括Al、Nb、Ta或Ga中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述固体电解质层厚度为0.01-3mm，优选为0.03-1mm。
7.根据权利要求4-6任一项所述的方法，其特征在于，所述正极片包括正极活性物质层、正极集流体和极耳；
优选地，所述正极活性物质层贴合在正极集流体上，所述正极集流体上设置有极耳；
优选地，所述正极活性物质层中的正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料或钛酸锂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述正极活性物质层的厚度为0.05-5mm，优选为0.1-3mm；
优选地，所述正极集流体为铝箔，所述铝箔的厚度为0.01-5mm，优选为0.012-1mm。
8.根据权利要求4-7任一项所述的方法，其特征在于，所述负极片的长度小于固体电解质层的长度，大于正极片的长度；
优选地，所述负极片的宽度小于固体电解质层的宽度，大于正极片的宽度；
优选地，在宽度方向上，所述固体电解质层的边缘与正极片的边缘距离0.01-1mm。
9.根据权利要求4-8任一项所述的方法，其特征在于，所述锂金属电池还包括外壳和绝缘密封材料；
优选地，所述外壳和绝缘密封材料均为耐高温材料，使用温度范围-30-270℃；
优选地，所述外壳包括铝壳和/或钢壳；
优选地，所述绝缘密封材料包括耐高温硅酮胶和/或耐高温环氧树脂。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)选择全固态锂金属电池，所述电池包括两层负极片、两层固态电解质层和一层正极片形成的五层层叠结构，所述两层固态电解质层形成口袋状，包裹正极片，隔离正极片和负极片，所述负极片的长度和宽度小于固体电解质层，大于正极片，在宽度方向上，所述固体电解质层的边缘与正极片的边缘距离0.01-1mm；
(2)对步骤(1)中的全固态锂金属电池，进行循环，得到循环后的全固态锂金属电池；
(3)在惰性气氛中，以速率为1-15℃/min升温至175-230℃，对循环后的全固态锂金属电池进行热处理，保温0.2-20h，然后以1-30℃/min速率降至40℃以下。
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