[发明专利]一种凝胶复合锂金属电极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种凝胶复合锂金属电极，其特征在于：由集流体、锂金属层和其上的凝胶层组成，所述的锂金属层贴合在集流体上，由锂片通过辊压压到集流体上得到；所述的凝胶层由涂覆在锂金属片上的光聚合前驱液通过紫外光聚合的方法在锂金属片表面原位生成，所述的光聚合前驱液由聚合物PVDF-HFP、光聚合剂ETPTA、光引发剂HMPP、锂盐、金属氧化物纳米添加剂和醚类溶剂组成；所述的光聚合前驱液中，锂盐为LiTFSI、LiNO₃、LiFSI、LiCF₃SO₃、LiClO₄和LiPF₆中的一种或几种；金属氧化物纳米添加剂为纳米级Al₂O₃、SiO₂、LAGP和LATP中的一种或几种；醚类溶剂为二甲醚、乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚中的一种或几种；所述的醚类溶剂中还加入1，3-二氧环戊烷和/或4-甲基-1，3-二氧环戊烷；所述的聚合前驱液中，ETPTA与PVDF-HFP的质量比在2：1至5：1之间，HMPP为ETPTA质量的0.05％至5％之间；三者总质量与醚类溶剂的质量比例在1：4至1：1之间；所述的金属氧化物纳米添加剂的质量分数在1％至25％之间。

2.根据权利要求1所述的凝胶复合锂金属电极，其特征在于：所述的锂盐的浓度在0.1mol/L至5mol/L之间。

3.根据权利要求1或2所述的凝胶复合锂金属电极的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备聚合前驱液：将聚合物PVDF-HFP、光聚合剂ETPTA、光引发剂HMPP、锂盐和纳米添加剂溶解到醚类溶剂中，混合均匀；

(2)涂覆：先将锂金属片贴合在集流体上，所述的锂金属片与集流体之间通过辊压进行贴合，然后在锂金属片表面涂覆聚合前驱液层；

(3)紫外光固化：将光聚合前驱液层进行紫外光固化，得到凝胶复合锂金属电极。

4.根据权利要求3所述的凝胶复合锂金属电极的制备方法，其特征在于：所述的集流体为铜箔、铜网、铝箔、铝网、不锈钢箔或不锈钢网。

5.根据权利要求4所述的凝胶复合锂金属电极的制备方法，其特征在于：在集流体上焊接极耳，或者直接从集流体或锂片上引线作为极耳。

6.根据权利要求3所述的凝胶复合锂金属电极的制备方法，其特征在于：所述的涂覆方法为刮涂法或旋涂法；光聚合前驱液涂覆厚度在5μm至500μm之间。

7.根据权利要求3所述的凝胶复合锂金属电极的制备方法，其特征在于：在紫外光固化中，紫外光波长小于395nm，光固化的时间为10-60s。

8.根据权利要求3所述的凝胶复合锂金属电极的制备方法，其特征在于：所述的涂覆和紫外光固化过程应在干燥间或手套箱内进行。

9.根据权利要求1或2所述的凝胶复合锂金属电极在锂金属电池制备中的应用。