[发明专利]柔性全固态电池及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性全固态电池，包括依次叠设的柔性正极片、固态电解质膜和柔性负极片，其特征在于：所述柔性正极片和所述柔性负极片均包括第一纤维素基体、活性物质、导电剂和第一固态电解质，所述活性物质及导电剂分散在所述第一纤维素基体中，所述固态电解质膜包括第二固态电解质和第二纤维素基体，所述柔性正极片、所述柔性负极片以及所述固态电解质膜的表面均沉积有金属化合物。

2.如权利要求1所述的柔性全固态电池，其特征在于：所述第一纤维素基体为纳米纤维或多枝晶类纤维，所述第二纤维素基体也为纳米纤维或多枝晶类纤维。

3.如权利要求1所述的柔性全固态电池，其特征在于：所述金属化合物选自氧化铝、三甲基铝、三氯化铝、三氟化铝、钛酸四异丙酯 、四氯化钛、二氧化硅、氟化锌、铪酸四异丙酯中的一种或其中多种物质的混合物。

4.如权利要求1所述的柔性全固态电池，其特征在于：所述第一固态电解质或者所述第二固态电解质为聚合物电解质，该聚合物电解质包括锂盐和高分子基体，所述锂盐选自LiPF₆、LiBF₄、全氟烷基磺酸酰亚胺锂盐类、硼酸锂配合物类、磷酸锂配合物类、铝酸锂类中的至少一种，所述高分子基体选自聚环氧乙烷或其改性物、聚丙烯晴或其改性物、聚甲基丙烯酸酯或其改性物、聚氯乙烯或其改性物、聚偏氟乙烯或其改性物、聚碳酸酯或其改性物、聚硅氧烷或其改性物、琥珀腈或其改性物中的至少一种。

5.如权利要求1所述的柔性全固态电池，其特征在于：所述第一固态电解质或者所述第二固态电解质为无机固态电解质，该无机固态电解质选自Li₃N、卤化物电解质、硫化物电解质、氧化物电解质、磷酸盐电解质中的至少一种。

6.一种柔性全固态电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将正极活性物质、导电胶、粘结剂、第一固态电解质、第一纤维素基体和溶剂混合搅拌，形成分散均匀的浆料，将所得的浆料倒入放有滤纸的抽滤装置中，过滤成膜，制备柔性正极片；

将负极活性物质、导电胶、粘结剂、第一固态电解质、第一纤维素基体和溶剂混合搅拌，形成分散均匀的浆料，将所得的浆料倒入放有滤纸的抽滤装置中，过滤成膜，制备柔性负极片；

将第二固态电解质在溶剂中充分混合和高速分散，再将高速分散好的第二纤维素基体加入再次高速分散，从而获得均匀的固态电解质浆料，将所得的粘稠浆料倒入放有滤纸的抽滤装置中，过滤成膜，得到固态电解质膜，该固态电解质膜干燥后，滚压成适当的厚度；

通过原子层沉积法，在制备的柔性正极片、柔性负极片和固态电解质膜表面沉积金属化合物，将原子层沉积后的柔性正极片、固态电解质膜和柔性负极片压合在一起，获得柔性全固态电池。

7.如权利要求6所述的柔性全固态电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的原子层沉积过程包括以下步骤：

步骤一，将待包覆基体，即正负极片或电解质膜，放入反应器中；步骤二，向原子层沉积系统内通入惰性载气并抽真空，调节系统反应腔出口阀门使腔内压力低于0.01个大气压；并通过加热使沉积温度为60-400℃；步骤三，向反应腔内注入第一种气相反应前驱体，时间为0. 1～1000秒；通入惰性载气冲洗过量的反应前驱体和副产物，时间为1～800秒；向反应腔内注入第二种反应前驱体，使其与吸附到基体表面的第一种气相前驱体发生反应并将反应产物沉积在待包覆基体的表面，时间为0. 1～1000秒；再通入惰性载气冲洗未反应的第二种反应前驱体和副产物，时间为1～800秒；步骤四，循环执行步骤三，设置需要循环的次数，直到沉积的表面修饰物质的厚度达到指定值。

8.如权利要求7所述的柔性全固态电池的制备方法，其特征在于：所述惰性载气为氮气、氦气或氩气。

9.如权利要求7所述的柔性全固态电池的制备方法，其特征在于：所述第二种反应前驱体选自去离子水、双氧水、氧气、臭氧、NH3中的一种。

10.如权利要求7所述的柔性全固态电池的制备方法，其特征在于：所述第一种气相反应前驱体选自氧化铝、三甲基铝、三氯化铝、三氟化铝、钛酸四异丙酯 、四氯化钛、二氧化硅、氟化锌、三氧化二铝、氧化铝、三甲基铝、三氯化铝、钛酸四异丙酯 、四氯化钛、铪酸四异丙酯中的一种或其中多种物质的混合物。