[发明专利]一种LiV3O8/Li:BPO4|Al3+掺杂Li7La3Zr2O12/Li4Ti5O12全固态薄膜电池及制备方法

权利要求书

1.一种综合采用静电喷雾热解和超音速火焰喷涂来层层构建薄膜全固态锂离子电池LiV₃O₈/Li：BPO₄|Al³⁺掺杂Li₇La₃Zr₂O₁₂/Li₄Ti₅O₁₂的方法，其特征在于采用液体喷枪静电喷雾热解正负极活性材料前驱体，采用超音速火焰喷枪喷射固态电解质，并在Al³⁺掺杂Li₇La₃Zr₂O₁₂固体电解质层中引入第二种固体电解质Li：BPO₄进一步降低界面及晶界阻抗，经过热处理后得到全固态薄膜锂电池；其过程为：

1)将衬底放置于恒温200-500℃加热工作板表面，将衬底表面接地，液体喷枪A连接前驱溶液I，喷枪A距离加热工作板表面垂直距离8-20cm，与加热工作板表面形成50-85°交角并同时接负40-80kV电压；

2)将压力为10-30Kpa的载气作用于喷枪A，喷枪A雾化喷射前驱溶液I到衬底上，持续喷射1-30分钟，喷射流量为1-10mL/min；

3)喷枪A结束喷射时，将固体电解质Li：BPO₄：Al³⁺掺杂Li₇La₃Zr₂O₁₂重量比为1∶10～20装载于超音速火焰喷枪B的料斗上，点燃火焰喷枪B燃烧可燃气体，调节可燃气体和氧气的比例，使得火焰喷枪B发出明亮的蓝色光，火焰喷枪B产生的火焰末端距离加热工作板表面垂直距离15-30cm，火焰喷枪B与加热工作板表面形成70-90°交角向衬底喷射固体电解质1-10分钟，喷射流量为10-30mg/min；

4)火焰喷枪B结束喷射时，用喷枪A连接前驱溶液II，喷枪A距离加热工作板表面垂直距离8-20cm，与加热工作板表面形成50-85°交角，重新将负40-80kV电压施加到喷枪和衬底之间，将压力10-30Kpa的载气作用于喷枪A，喷枪A雾化喷射前驱溶液II到衬底上，前驱溶液II的流量为1-10mL/min，喷射时间持续5-30分钟；

5)喷射结束后，待加热工作板表面冷却后，将加工后的衬底放入马弗炉在600-900℃下恒温5-10小时，即制得全固态薄膜锂电池。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述的前驱溶液I为：0.3-3mol/L偏钒酸铵NH₄VO₃，0.05-0.3mol/L氯化铵NH₄Cl，0.1-1mol/L乙酸锂Li(CH₃COO)及0.1-5wt％的助剂水溶液；该助剂为乙二醇甲醚、正戊醇、平均分子量小于5000聚乙烯醇PVA中的一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述的固态电解质Al³⁺掺杂Li₇La₃Zr₂O₁₂制备方法为将符合通式Li_7+yLa₃Al_yZr_2-yO₁₂；y＝0.1-0.2；的Li₂CO₃、La₂O3、Al₂O₃、ZrO₂均匀混合，加入2％-6％的95％乙醇，在球磨机中以200-400转/分钟的转速球磨10-30小时，球磨结束后在60℃-80℃真空烘箱(真空度在10Pa-100Pa)中干燥10-20小时，取出后在玛瑙碾钵中重新研磨10-30分钟，研磨后的粉体以5-10℃/分钟的速率升温到700-900℃保温5-10小时，而后以2-10℃/分钟的速率升温到1120-1250℃保温10-30小时制成固态电解质粉体；固体电解质Li：BPO₄制备方法为将等摩尔量的硼酸、磷酸及该摩尔量2-10％的氢氧化锂在80-95℃下搅拌混合直到变成糊状物，将此糊状物以2-10℃/分钟的速率升温到450-650℃保温5-10小时制成Li：BPO₄固体电解质粉体。