[发明专利]锂离子固体电池及其合成方法和合成装置

权利要求书

1.一种锂离子固体电池的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括集流体的合成步骤、正极的合成步骤、隔膜的合成步骤以及负极的合成步骤，其中上述步骤中的至少一步骤是利用现场喷涂合成方式实现，所述现场喷涂合成方式包括熔融态金属锂的喷涂工艺。

2.根据权利要求1所述的锂离子固体电池的合成方法，其特征在于，所述熔融态金属锂的温度在200至600℃之间。

3.根据权利要求1所述的锂离子固体电池的合成方法，其特征在于，所述集流体的合成步骤包括：提供包括金属化合物的粉体和液体分散剂的集流体混合物，并提供所述熔融态金属锂，在加热状态下将所述集流体混合物的喷涂射流与熔融态金属锂的喷涂射流同时喷涂在基片上，以将所述金属化合物中的金属离子还原成金属集流体，并将所述金属锂氧化成固体电解质，进而形成所述集流体。

4.根据权利要求3所述的锂离子固体电池的合成方法，其特征在于，所述集流体混合物中进一步包含集流体添加剂和/或集流体黏合剂，所述集流体添加剂用于增强所述集流体的导电子能力，所述集流体黏合剂用于固定所述金属集流体和所述固体电解质。

5.根据权利要求3或4所述的锂离子固体电池的合成方法，其特征在于，所述集流体混合物的喷涂射流的温度在60至250℃之间。

6.根据权利要求3或4所述的锂离子固体电池的合成方法，其特征在于，所述金属化合物是由金属离子M与阴离子X形成的化合物，其中，所述M选自Cu²⁺、Ag⁺、Al³⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cr³⁺和Mn²⁺中的至少一种，所述X选自S^2-、Se^2-、N^3-、P^3-和Si^4-中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的锂离子固体电池的合成方法，其特征在于，所述金属化合物选自AgS₂、Cu₂S、CuS、Ni₂P、Cu₃N、Cu₃P、NiSi₂、Ni₂Si、Ni₃S₂、CuSe、CuSn、CuTe、Cu₂Se和Cu₂Te中的至少一种。

8.根据权利要求3或4所述的锂离子固体电池的合成方法，其特征在于，所述液体分散剂是烷烃类物质C_nH_2n+2或烷烃类物质C_nH_2n+2的混合物，其中n为3-20的整数。

9.根据权利要求4所述的锂离子固体电池的合成方法，其特征在于，所述集流体添加剂选自氧化石墨、纳米碳管、导电石墨和石墨烯中的至少一种。

10.根据权利要求4所述的锂离子固体电池的合成方法，其特征在于，所述集流体黏合剂是可以溶解在液体烷烃分散剂中的聚烯烃高分子黏合剂。

11.根据权利要求10所述的锂离子固体电池的合成方法，其特征在于，所述集流体黏合剂选自顺丁橡胶黏合剂和丁苯橡胶黏合剂中的至少一种。

12.根据权利要求1所述的锂离子固体电池的合成方法，其特征在于，所述正极的合成步骤包括：提供包括正极材料、单质硫和/或磷和液体分散剂的正极材料混合物，并提供所述熔融态金属锂，在加热状态下将所述正极材料混合物的喷涂射流与熔融态金属锂的喷涂射流同时喷涂在基片上，以使得所述单质硫和/或磷与金属锂进行反应生成固体电解质，并固定所述正极材料，进而合成所述正极。

13.根据权利要求12所述的锂离子固体电池的合成方法，其特征在于，所述正极材料混合物进一步包括正极添加剂和/或正极导电剂，所述正极添加剂用于增强所述正极的导锂离子能力，所述正极导电剂用于增强所述正极的导电子能力。