本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法及锂电芯结构。
背景技术：
硫化物固态电解质膜拥有高离子导率和优异的界面接触特性，适用于构建高性能的固态锂硫电池，而固态锂硫电池也因其高安全性和极高理论能量密度而受到广泛关注。电解质/电极界面高的界面阻抗是全固态锂离子电池面临的一个关键问题,它限制了电池的倍率性能和功率密度。高界面阻抗主要归因于固体电极/固体电解质界面接触不良、界面接触在电池充放电过程中由于相变或体积变化所导致的劣化与力学失效，离子导电界面层的劣化等，而解决固-固界面的接触问题是最根本的。
制备全固态锂硫电池的现有方法中，对固-固界面粘附性的改善主要是对电极以及电解质材料的优化选择，固态电解质膜与电极结构之间的导电率还不能令人满意，需要对固-固界面做出进一步改善。我们知道，固-液界面具有良好的性能，因此在本发明中，基于高温高压压合技术，利用硫化物在临界压力下转变为流动相的特性，改善固-固界面，使其具有良好的接触性能。
技术实现要素：
为克服目前全固态锂硫电池的固态电解质膜和电极之间界面问题，导致全固态锂硫电池电池性能不理想的问题，本发明提供一种能改善固态电解质膜和电极结构之间的界面阻抗，提高全固态锂硫电池导电性能的固态电解质膜电芯层结构界面处理方法。
本发明为了解决上述技术问题，提供一技术方案如下：一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法，包括如下步骤：
提供固态电解质膜；
在所述固态电解质膜上形成电极活性材料层以形成预电芯层结构；
以预定热压合温度以及预定压制压力，对所述预电芯层结构进行热压合处理，所述预定热压合温度及预定压制压力为所述固态电解质膜由固相变为流动相的临界温度及临界压力。
优选地，所述固态电解质膜包括li-ge-p-s类型中的一种或者几种组合物，所述热压合处理过程中的热压合温度为：80-200℃，压制压力为：200-300mpa。
优选地，所述电极活性材料层包括电极活性材料，所述电极活性材料包括正极活性材料和/或负极活性材料，所述正极活性材料为licoo2，linio2，livo2，lini1/3co1/3mn1/3o2，limn2o4，limno2，lifepo4，limnpo4，linipo4，li2fesio4中的一种或者任几种组合物，所述负极活性材料为石墨、li金属、si中的一种。
优选地，对所述预电芯层结构进行热压合处理的处理时间为1-20min。
优选地，对所述预电芯层结构进行热压合处理的过程中，热压合温度以1-5℃/min的速度升高至达到预定热压合温度，压制压力以10-20mpa/min的速度升高至达到预定压制压力。
优选地，对所述预电芯层结进行热压合处理之前对所述预电芯层结构进行预热处理，预热时间为：10-20min，预热处理的温度范围为：50-70℃。
优选地，还包括以下步骤：对所述热压合处理之后的预电芯层结构进行冷压降温处理，所述冷压降温处理的冷却温度为室温，冷却压力为：50-100mpa。
优选地，还包括在热压合处理之前或之后的预电芯层结构的电极活性材料层远离所述固态电解质膜一侧形成极片的步骤。
优选地，将电极活性材料层形成在所述固态电解质层膜上还包括如下步骤：将电极活性材料与导电剂以及粘结剂混合在一起制成浆料，采用涂布技术，将浆料涂覆于固态电解质膜的表面，或者将电极活性材料制成粉料，采用喷涂方法将其涂覆于固态电解质膜的表面。
本发明为了解决上述技术问题，还提供一种锂电芯结构，所述锂电芯结构包括预电芯层结构和形成在预电芯层结构上的极片，所述预电芯层结构包括固态电解质膜以及形成在固态电解质膜上的电极活性材料层，所述极片形成在所述电极活性材料层远离固态电解质膜一侧，所述预电芯层结构经过如发明目的一所述的界面处理方法处理获得。
相对于现有技术，本发明所提供的固态电解质膜电芯层结构界面处理方法及锂电芯结构具有如下的有益效果：
以预定热压合温度以及压制压力，对所述预电芯层结构进行热压合处理，以降低固态电解质膜与电极活性材料层之间的界面阻抗，所述预定热压合温度及压制压力为所述固态电解质膜由固相变为流动相的临界温度及临界压力。在预定的热压合温度以及压制压力下，所述固态电解质膜从固相转变为液相，液相的固态电解质膜和固相的电极活性材料层具有较好的贴合作用，很好的减小所述固态电解质膜和电极活性材料层之间的界面阻抗，提高导电离子在所述固态电解质膜和电极活性材料层之间传导性能。进一步地，所述预定热压合温度为所述固态电解质膜从固相转变为流动相时的临界温度，因此，在热压合的过程中，热压合温度是一个固定值，很好的避免在热压合的过程中，由于温度过高导致所述固态电解质膜本身的结构特性受到损坏，影响所述固态电解质膜的导电性能。
所述固态电解质膜包括li-ge-p-s类型中的一种或者几种组合物，所述热压合处理的热压合温度为：80-200℃，压制压力为：200-300mpa。在该热压合温度范围下以及压制压力下，热压合处理的过程中能使所述固态电解质膜从较低温度以及压制压力升高到预定热压合温度以及预定压制压力，热压合温度以及压制压力是逐渐升高到预定热压合温度以及预定压制压力，避免热压合温度以及压制压力突然升高，影响固态电解质膜的结构稳定性。
对所述预电芯层结构进行热压合处理的过程中，热压合温度以1-5℃/min的速度升高至达到预定热压温度，压制压力以10-20mpa/min的速度升高至达到预定压制压力。以设定的热压合温度的升温速度升高到预定热压合温度，以及以设定的压制压力的升压速度使得所述压制压力达到预定压制压力，能很好的避免压合温度及压制压力突然升高，使得所述固态电解质膜和电极活性材料层的温度及受到的压力突然升高，对所述固态电解质膜和电极活性材料层的结构特性产生影响，影响两者的导电性能。
对所述预电芯层结构进行热压合处理的处理时间为1－20min。对所述预电芯层结构进行1－20min时间的热压合处理，既能很好的使得固态电解质膜从固相转变为流动相，使得固态电解质膜和电极活性材料层之间更好的贴合，改善两者之间的界面阻抗；同时也能很好的避免由于热压合时间过长，造成固态电解质膜及电极活性材料层本身晶相结构的改变，影响所述固态电解质膜及电极活性材料层的导电性能。
对所述预电芯层结构进行预热处理，预热时间为：10-20min，预热处理的温度范围为：50-70℃。预热处理的温度范围为：50-70℃。热压合之前对所述预电芯层结构50进行预热处理，使得所述预电芯层结构50的温度升高到与预定热压合温度范围相接近，很好的减小热压合处理之前预电芯层结构和所述预定热压合温度的差值，减小由于温度的差异导致固态电解质膜和电极活性材料层的结构性能的改变，影响两者的导电性能。
对所述热压合处理之后的预电芯层结构进行冷压降温处理，所述冷压降温处理的冷却温度为室温，冷却压力为：50-100mpa。对所述热压合处理之后的预电芯层结构进行冷压降温处理，更好的对所述热处理后的预电芯层结构进行定型，使得所述热压合之后的电芯层结构具有较好的结构稳定性，维持其导电性能。
所述锂电芯结构包括如发明目的一提供的预电芯层结构和形成在所述预电芯层结构之上的极片，所述预电芯层结构经过如发明一提供的固态电解质膜与电极之间界面处理方法处理获得，使得所述电芯结构的固态电解质膜和电极结构之间的界面阻抗降低，提高锂电芯结构的导电性能。
【附图说明】
图1是本发明第一实施例中提供的一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法的流程图；
图2是本发明第一实施例中获得固态电解质膜的流程图；
图3a是本发明第一实施例中固态电解质膜形成在基板之上的结构示意图；
图3b是本发明第一实施例中电极活性材料层形成在固态电解质膜之上的结构示意图；
图4是本发明第一实施例中压片机对所述预电芯结构进行热压合处理的结构示意图；
图5是本发明第一实施例中极片形成在所述预电芯结构之上的结构示意图；
图6是本发明第一实施例中对实验组合对比组进行交流阻抗测试的交流阻抗对比示意图；
图7是本发明第二实施例中提供的锂电芯结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。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。
请参阅图1，本发明第一实施例提供一种固态电解质膜电芯层结构界面处理方法，包括如下步骤：
s1：提供固态电解质膜；
s2：在所述固态电解质膜上形成电极活性材料层以形成预电芯层结构；
s3：以预定热压合温度以及预定压制压力，对所述预电芯层结构进行热压合处理，所述预定热压合温度及预定压制压力为所述固态电解质膜由固相变为流动相的临界温度及临界压力。
上述步骤s1中，所述固态电解质膜包括li-ge-p-s类型材料中的一种或者几种组合物。
请参阅图2、图3a及图3b，上述步骤s1中，所述固态电解质膜通过以下步骤获得：
s11：提供一基板10；
s12：制备固态电解质溶液；
s13：将所述固态电解质溶液涂覆于所述基板10之上，涂覆完成之后烘干获得形成在所述基板10之上的固态电解质薄膜30；
s14：将所述固态电解质薄膜30从基板10上剥离。
上述步骤s11中，所述基板10可以为陶瓷基板、玻璃基板或者其它类型基板中的一种。
在本实施例的另外一些实施方式中，所述步骤s12中制备获得的固态电解质溶液中的溶质包括li-ge-p-s类型材料中的一种或者几种组合物、有机溶剂、混合液添加剂及复合锂盐。
上述步骤s2中，在获得了固态电解质膜30之后，在所述固态电解质膜30上形成电极活性材料层40以形成预电芯层结构50，具体地，包括如下步骤：
将电极活性材料层40所包括的电极活性材料与导电剂以及粘结剂混合在一起制成浆料，采用涂布的方式，将浆料涂覆于固态电解质膜30的表面并烘干后获得预电芯层结构50；
或者，可以将电极活性材料制成粉料，采用喷涂方法将其形成在固态电解质膜30的表面以获得预电芯层结构50。
所述电极活性材料包括正极活性材料和/或负极活性材料，所述正极活性材料为licoo2，linio2，livo2，lini1/3co1/3mn1/3o2，limn2o4，limno2，lifepo4，limnpo4，linipo4，li2fesio4中的一种或者任几种组合物，所述负极活性材料为石墨、li金属、si中的一种。
上述步骤s3中，以预定热压合温度以及预定压制压力，对所述预电芯层结构50进行热压合处理，具体包括如下步骤：
s31：提供一压片机，所述压片机包括两块压板60；
s32：将所述预电芯层结构50放置在压片机上；
s33：设置预定热压合温度及预定压制压力对所述预电芯层结构50进行热压合处理。
上述步骤s33中，热压合处理过程中设置热压合温度以1-5℃/min的速度升高至达到预定热压合温度，压制压力以10-20mpa/min的速度升高至达到预定压制压力。以设定的热压合温度的升温速度升高到预定热压合温度，以及以设定的压制压力的升压速度使得所述压制压力达到预定压制压力，能很好的避免压合温度及压制压力突然升高，使得所述固态电解质膜30和电极活性材料层40的温度及压力突然升高，对所述固态电解质膜30和电极活性材料层40的结构特性产生影响，影响两者的导电性能。
预定热压合温度及预定压制压力为所述固态电解质膜30由固相变为流动相的临界温度及临界压力。具体地，所述热压合处理的热压合温度为：80-200℃，压制压力为：200-300mpa。在设定的该热压合温度范围及压制压力范围下，对所述预电芯层结构50进行热压合处理，热压合过程中，所述固态电解质膜30经历从固相变为流动相的过程，进一步促进了所述固态电解质膜30和电极活性材料层50之间的贴合关系，从而很好的改善所述固态电解质膜30和电极活性材料层50之间的界面性能，降低所述固态电解质膜30和电极活性材料层40之间的界面阻抗，提高导电离子在所述固态电解质膜30和电极活性材料层40之间的传导作用。
进一步地，预定热压合温度及预定压制压力为所述固态电解质膜30从固相变为流动时的临界温度和临界压力，在对所述预电芯层结构50进行热压合处理的过程中，热压合温度及压制压力是预定范围内的数值，不会出现大范围的变动，故热压合的过程中，能很好的避免由于热压合温度及压制压力的升高幅度较大导致固态电解质膜30及电极活性材料层40结构特性的改变，影响所述固态电解质膜30及电极活性材料层40的导电性能。
上述步骤s33中，对所述预电芯层结构50进行热压合处理的时间为1-20min。对所述预电芯层结构进行1-20min时间的处理，既能很好的使得固态电解质膜30从固相转变为流动相，使得固态电解质膜30和电极活性材料层40之间更好的贴合，改善两者之间的界面阻抗；同时也能很好的避免由于热压合时间过长，造成固态电解质膜30及电极活性材料层40本身晶相结构的改变，影响所述固态电解质膜30及电极活性材料层40的导电性能。
在一些具体的实施方式中，将所述预电芯层结构50进行热压合处理之前还包括对所述预电芯层结构50进行预热处理的步骤。所述预热时间为：10-20min，预热处理的温度范围为：50-70℃。热压合处理之前对所述预电芯层结构50进行预热处理，使得所述预电芯层结构50的温度升高到与预定热压合温度相接近，很好的减小热压合处理之前预电芯层结构50和所述预定热压合温度的差值，减小由于温度的差异导致固态电解质膜30和电极活性材料层40的结构性能的改变，影响两者的导电性能。
在一些具体的实施方式中，上述步骤s33中，对所述对所述预电芯层结构50进行热压合处理之后还包括对所述处理后的预电芯层结构50进行冷压降温处理的步骤。，所述冷压降温处理的冷却温度为室温，冷却压力为：50-100mpa。对所述热压合处理之后的预电芯层结构50进行冷压降温处理，更好的对所述热处理后的预电芯层结构50进行定型，使得所述热压合之后的电芯层结构具有较好的结构稳定性，维持其导电性能。
请参阅图5，在其它实施例中，本发明提供的对固态电解质膜与电极之间的界面处理方法还包括对所述预电芯层结构50进行热压合处理之后在所述预电芯层结构50的电极活性材料层40远离所述固态电解质膜30的一侧形成有一极片70的步骤。
在其它实施例中，所述极片70的形成步骤也可以是在对所述预电芯层结构50热压合处理之前形成在预电芯层结构50的电极活性材料层40远离所述固态电解质膜30一侧。热压合处理的过程中，同时对极片70及预电芯层结构50进行热压合处理。在热压合的过程中，可进一步促进极片70和电极材料层40之间的贴合，提高极片70与电极活性材料层40的导电性能。
请参阅图6，为了验证本发明中对预电芯结构50进行热压合处理之后的固态电解质膜30和电极活性材料层40之间的界面阻抗较低，本发明把热压合处理之后的预电芯层结构50作为实验组。本发明还提供一对比组：所述对比组同样包括同样层结构的预电芯层结构50'，所述对比组和实验组的区别在于对比组的预电芯结构50'未进行热压合处理。
对所述对比组和实验组同时进行交流阻抗测试(eis)，从图6可以看出，热压合处理之后的实验组中固态电解质膜30和电极活性材料层40之间的界面电阻明显低于对比组中固态电解质膜30'和电极活性材料层40'之间的界面电阻。
请参阅图7，本发明的第二实施例提供一种锂电芯结构80，所述锂电芯结构80包括第一实施例中提供的预电芯层结构50和形成在所述预电芯层结构50之上的极片70，所述预电芯层结构50包括固态电解质膜30以及形成在固态电解质膜30上的电极活性材料层40，所述极片70形成在所述电极活性材料层40远离固态电解质膜30的一侧。所述预电芯层结构50经过所述第一实施例中提供的固态电解质膜与电极之间界面处理方法处理获得。所述锂电芯结构80包括第一实施例中提供的预电芯层结构50，并且通过第一实施例中提供的固态电解质膜与电极之间界面处理方法进行处理，使得该锂电芯结构80的固态电解质膜30和电极活性材料层40之间的阻抗较小，且预电芯层结构50的结构稳定性好，具有较高的充放电循环性能及容量保持率。
为了进一步验证本发明中所提供的锂电芯结构80具有较优的效果，对所述锂电芯结构80进行不同放电倍率的性能检测，如表1中所示：
表1，锂电芯结构80的放电性能检测表
结果分析：
从表1中可以看出，对锂电芯结构80进行低放电倍率0.5c的放电测试时，其具有较高的放电容量，当对其进行高放电倍率测试时，所述锂电芯结构80仍然具有较高的放电容量，可见，锂电芯结构80的性能较优。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。
相对于现有技术，本发明所提供的固态电解质膜电芯层结构界面处理方法及锂电芯结构具有如下的有益效果：
以预定热压合温度以及压制压力，对所述预电芯层结构进行热压合处理，以降低固态电解质膜与电极活性材料层之间的界面阻抗，所述预定热压合温度及压制压力为所述固态电解质膜由固相变为流动相的临界温度及临界压力。在预定的热压合温度以及压制压力下，所述固态电解质膜从固相转变为液相，液相的固态电解质膜和固相的电极活性材料层具有较好的贴合作用，很好的减小所述固态电解质膜和电极活性材料层之间的界面阻抗，提高导电离子在所述固态电解质膜和电极活性材料层之间传导性能。进一步地，所述预定热压合温度为所述固态电解质膜从固相转变为流动相时的临界温度，因此，在热压合的过程中，热压合温度是一个固定值，很好的避免在热压合的过程中，由于温度过高导致所述固态电解质膜本身的结构特性受到损坏，影响所述固态电解质膜的导电性能。
所述固态电解质膜包括li-ge-p-s类型中的一种或者几种组合物，所述热压合处理的热压合温度为：80-200℃，压制压力为：200-300mpa。在该热压合温度范围下以及压制压力下，热压合处理的过程中能使所述固态电解质膜从较低温度以及压制压力升高到预定热压合温度以及预定压制压力，热压合温度以及压制压力是逐渐升高到预定热压合温度以及预定压制压力，避免热压合温度以及压制压力突然升高，影响固态电解质膜的结构稳定性。
对所述预电芯层结构进行热压合处理的过程中，热压合温度以1-5℃/min的速度升高至达到预定热压温度，压制压力以10-20mpa/min的速度升高至达到预定压制压力。以设定的热压合温度的升温速度升高到预定热压合温度，以及以设定的压制压力的升压速度使得所述压制压力达到预定压制压力，能很好的避免压合温度及压制压力突然升高，使得所述固态电解质膜和电极活性材料层的温度及受到的压力突然升高，对所述固态电解质膜和电极活性材料层的结构特性产生影响，影响两者的导电性能。
对所述预电芯层结构进行热压合处理的处理时间为1－20min。对所述预电芯层结构进行1－20min时间的热压合处理，既能很好的使得固态电解质膜从固相转变为流动相，使得固态电解质膜和电极活性材料层之间更好的贴合，改善两者之间的界面阻抗；同时也能很好的避免由于热压合时间过长，造成固态电解质膜及电极活性材料层本身晶相结构的改变，影响所述固态电解质膜及电极活性材料层的导电性能。
对所述预电芯层结构进行预热处理，预热时间为：10-20min，预热处理的温度范围为：50-70℃。预热处理的温度范围为：50-70℃。热压合之前对所述预电芯层结构50进行预热处理，使得所述预电芯层结构50的温度升高到与预定热压合温度范围相接近，很好的减小热压合处理之前预电芯层结构和所述预定热压合温度的差值，减小由于温度的差异导致固态电解质膜和电极活性材料层的结构性能的改变，影响两者的导电性能。
对所述热压合处理之后的预电芯层结构进行冷压降温处理，所述冷压降温处理的冷却温度为室温，冷却压力为：50-100mpa。对所述热压合处理之后的预电芯层结构进行冷压降温处理，更好的对所述热处理后的预电芯层结构进行定型，使得所述热压合之后的电芯层结构具有较好的结构稳定性，维持其导电性能。
所述锂电芯结构包括如发明目的一提供的预电芯层结构和形成在所述预电芯层结构之上的极片，所述预电芯层结构经过如发明一提供的固态电解质膜与电极之间界面处理方法处理获得，使得所述电芯结构的固态电解质膜和电极结构之间的界面阻抗降低，提高锂电芯结构的导电性能。