(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111641472.1 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 王康丽　程安然　蒋凯　王如星　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 代理人 胡秋萍 (51)Int.Cl. H01M 10/42(2006.01) H01M 10/058(2010.01) H01M 10/052(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) H01M 10/054(2010.01) (54)发明名称 一种基于低温熔盐的碱金属固态电池界面 改性方法与应用 (57)摘要 本发明公开了一种基于低温熔盐的碱金属 固态电池界面改性方法与应用， 包括： 将熔盐放 置在固态电解质表面上进行高温加热， 使其熔化 展开并均匀覆盖固态电解质表 面后， 低温凝固得 到熔盐薄膜； 将负极碱金属放置在熔盐薄膜上， 高温加热熔化负极碱金属， 使其与熔盐薄膜发生 置换反应， 得到熔盐薄膜中金属阳离子所对应的 金属和碱 金属盐后， 使 熔盐薄膜中金属阳离子所 对应的金属与负极碱金属发生合金化反应得到 合金， 进而在负极和固态电解质的界面处形成合 金和碱金属盐的混合中间相。 本发 明能够提升界 面的稳定性， 抑制循环过程中碱金属负极向固态 电解质的渗透， 达到避免电池短路的目的， 以工 艺简单且成本较低的手段提高了固态电池的循 环稳定性和安全性。 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 CN 114300767 A 2022.04.08 CN 114300767 A 1.一种基于低温熔盐的碱金属固态电池界面改性方法， 其特 征在于， 包括： 将熔盐放置在固态电解质的表面上进行高温加热， 使其熔化展开并均匀 覆盖所述固态 电解质的表面后， 低温凝固得到熔盐薄膜； 将负极碱金属放置在所述熔盐薄膜上， 高温加热熔化所述负极碱金属， 使其与所述熔 盐薄膜发生置换反应， 得到所述熔盐薄膜中金属阳离子所对应的金属和碱金属盐后， 使所 述熔盐薄膜中金属阳离子所对应的金属与所述负极碱金属发生合金化反应得到合金， 进而 在负极和所述固态电解质的界面处形成合金和碱金属盐的混合中间相， 以对所述负极和所 述固态电解质的界面进行改性。 2.根据权利要求1所述的碱金属固态电池界面改性方法， 其特征在于， 所述熔盐为一 元、 二元或三元盐， 具体包括氯化盐、 氟化盐、 碘化盐、 硝酸盐、 磷酸盐、 硫酸盐、 草酸盐和焦 磷酸盐中的至少一种， 且 含有与所述负极碱金属能够合金化的金属元 素。 3.根据权利要求2所述的碱金属固态电池 界面改性方法， 其特征在于， 所述熔盐薄膜中 所含的金属元 素为Bi、 Al、 Mg、 Sn、 Ag、 Sb、 Te、 Pb、 Ge、 Zn、 Ag、 Cu或Ti。 4.根据权利要求1 ‑3任意一项所述的碱金属固态电池 界面改性方法， 其特征在于， 所述 熔盐的熔点范围为10 0℃‑600℃。 5.根据权利要求4所述的碱金属固态电池 界面改性方法， 其特征在于， 所述熔盐的熔点 范围为20 0℃‑300℃。 6.根据权利要求1 ‑3任意一项所述的碱金属固态电池 界面改性方法， 其特征在于， 所述 置换反应和所述 合金化反应的反应温度均为15 0℃‑500℃。 7.根据权利要求6所述的碱金属固态电池 界面改性方法， 其特征在于， 所述置换反应和 所述合金化反应的反应温度均为180℃ ‑300℃。 8.根据权利要求1所述的碱金属固态电池 界面改性方法， 其特征在于， 所述固态电解质 为无机固态电解质。 9.一种固态碱金属电池， 其特征在于， 其负极与固态电解质的界面为采用权利要求1 ‑8 任意一项所述的改性方法制备 得到的合金和碱金属盐的混合中间相。 10.一种固态碱金属电池， 其特 征在于， 包括 位于负极和固态电解质之间的修饰层； 所述负极的材 料为碱金属； 所述修饰层的材料为合金和碱金属盐的混合中间相； 所述合金和碱金属盐混合中间相 采用权利要求1 ‑8任意一项所述的改性方法制备 得到。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114300767 A 2一种基于低温熔盐的碱金属固态电池界面改性方 法与应用 技术领域 [0001]本发明属于电化学领域， 更具体地， 涉及一种基于低温熔盐的碱金属固态电池界 面改性方法与应用。 背景技术 [0002]近年来， 由于化石燃料的过度开采， 能源危机和环境污染问题日益加剧， 各国纷纷 开始对能源结构进行改革。 先进的电化学储能电池技术能够有效地克服可再生能源间歇性 供给， 地理分布不均， 不稳定等不利因素， 是实现其大规模应用的关键。 另外， 新能源汽车行 业的发展强烈依赖储能技 术的更新换代。 [0003]尽管现有的基于液态有机电解质的碱金属离子电池， 如锂离子电池在储能领域占 据了主导地位， 但其能量密度和安全性已经远不能满足人们的应用需求。 固态碱金属电池 分别采用固态电解质和碱金属作为电解质和负极材料， 能够显著提高电池体系的能量密度 和安全性， 显示出巨大的发展潜力。 但是， 由于碱金属表 面存在钝化层， 导致电极/电解质界 面润湿性较差， 且循环过程中电极发生应力应变行为， 均会造成界面不稳定， 使电池极化增 大， 加速容量衰减。 在某些极端情况下， 界面恶化还会诱发碱金属枝晶穿透固态电解质， 造 成电池短路。 这些问题严重阻碍了高能量密度和高安全性固态碱金属电池的发展和实际应 用。 [0004]目前， 磁控溅射， 原子层沉积， 气相沉积等先进的表面镀膜技术已经成功应用于改 性固态电解质/碱金属界面， 但 其工艺复杂， 操作条件要求过高， 设备昂贵， 目前尚无大规模 应用的可能。 发明内容 [0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求， 本发明提供一种基于低温熔盐的碱金属固 态电池界面改性方法与应用， 用以解决现有技 术工艺复杂、 使用成本较高的技 术问题。 [0006]为了实现上述目的， 第一方面， 本发明提供了一种基于低温熔盐的碱金属固态电 池界面改性方法， 包括： [0007]将熔盐放置在固态电解质的表面上进行高温加热， 使其熔化展开并均匀覆盖固态 电解质的表面后， 低温凝固得到熔盐薄膜； [0008]将负极碱金属放置在熔盐薄膜上， 高温加热熔化负极碱金属， 使其与熔盐薄膜发 生置换反应， 得到熔盐薄膜中金属阳离子所对应的金属和碱金属盐后， 使熔盐薄膜中金属 阳离子所对应的金属与负极碱金属发生合金化反应得到合金， 进而在负极和固态电解质的 界面处形成合金和碱金属盐的混合中间相， 以对负极和固态电解质的界面进行改性。 [0009]进一步优选地， 上述熔盐为一元、 二元或三元盐， 具体包括氯化盐、 氟化盐、 碘化 盐、 硝酸盐、 磷酸盐、 硫酸盐、 草酸盐和焦 磷酸盐中的至少一种， 且含有与负极碱金属能够合 金化的金属元 素。 [0010]进一步优选地， 上述熔盐薄膜中所含的金属元素为Bi、 Al、 Mg、 Sn、 Ag、 Sb、 Te、 Pb、说　明　书 1/5 页 3 CN 114300767 A 3