[发明专利]一种聚合物全固态锂电池电芯超声原位熔合工艺

权利要求书

1.一种聚合物全固态锂电池电芯超声原位熔合工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：选取聚合物基体和导电锂盐并按1：1～4：1摩尔配比制得混合物；

步骤二：用溶液浇铸法制备固态聚合物电解质膜；

步骤三：用成膜法制备全固态锂离子电池复合正极；

步骤四：选取全固态锂离子电池的负极为锂片；

步骤五：用超声振动实现固态电解质膜和电极的熔合，制成全固态锂离子电芯，具体操作为：

(1)按照叠放次序把需要熔合的材料叠放在超声模具上；

(2)降下超声工具头，在设定压力下完全压在待熔合的材料上；所选超声工具头面积应大于待熔合材料的面积；

(3)施加超声振动；

(4)待到振动结束后取出材料。

2.如权利要求1所述的聚合物全固态锂电池电芯超声原位熔合工艺，其特征在于：所述步骤二的具体操作为：在聚合物基体和导电锂盐的混合物中加入乙腈溶剂搅拌10-15h，按照3：1～7：1质量比加入无机填料搅拌10-15h，溶液呈均匀凝胶态倒入聚四氟乙烯模具中，将盛满电解质浆料的模具转移到含有无水氯化钙和变色硅胶的干燥器内干燥；待除去大多数乙腈溶剂后，转移至真空烘箱内40-80℃真空干燥20-30h除去残余溶剂。将电解质膜从模具中揭下后进行热压整平，热压温度定为60℃～120℃；最后使用切片机将电解质膜制成电解质片，保存在手套箱内。

3.如权利要求2所述的聚合物全固态锂电池电芯超声原位熔合工艺，其特征在于：所述步骤三的具体操作为：将聚乙烯醇和柠檬酸铁水溶液在电磁搅拌器中水浴加热40-60℃搅拌10-15h，使柠檬酸铁充分溶解至无颗粒残留，冷却至室温；然后在高搅拌速度下缓慢加入1-2gLiH₂PO₄，确保加入的LiH₂PO₄在溶液中均匀分散而无团聚现象，继续搅拌2-4h得到橙黄色透明溶液；将上述制备的前驱体水溶液倒入表面皿中，置于鼓风干燥箱中10-15h蒸干水分，形成一层黄色的PVA/磷酸铁锂前驱体膜，将此膜撕下来置于高温管式炉中，在N₂气氛的保护下进行碳化并最终制得磷酸铁锂/碳复合材料C-LiFePO₄。

4.如权利要求3所述的聚合物全固态锂电池电芯超声原位熔合工艺，其特征在于：步骤五所述的叠放次序为：首先C-LiFePO₄复合正极、其次固态聚合物电解质膜、再次锂片。

5.如权利要求3所述的聚合物全固态锂电池电芯超声原位熔合工艺，其特征在于：步骤五中超声熔合时，超声设定15-30kHz，施加压力为0.2-10Mpa，超声持续5-60S。

6.如权利要求1所述的聚合物全固态锂电池电芯超声原位熔合工艺，其特征在于：步骤五需使用超声聚合物熔焊机，用来对电芯施加超声并将其熔合起来。

7.如权利要求1所述的聚合物全固态锂电池电芯超声原位熔合工艺，其特征在于：步骤五需使用热压机，用来在制备固态聚合物电解质膜时对从模具中揭下的电解质膜进行热压。

8.如权利要求1所述的聚合物全固态锂电池电芯超声原位熔合工艺，其特征在于：步骤五需使用切片机，用来把电解质膜切成需要尺寸的电解质片。