[发明专利]一种固态电解质-正极复合材料及其制备和应用

权利要求书

1.一种固态电解质-正极复合材料，其特征在于：该复合材料为三维复合结构制成的复合材料薄膜，所述三维复合结构包括正极材料骨架和复合在所述正极材料骨架中的固态电解质材料，其中所述的正极材料骨架由正极材料、正极导电剂和正极粘结剂复合而成，固态电解质材料包括渗透在正极材料骨架的多孔结构中的硫化物固态电解质颗粒和作为粘结剂的聚合物固态电解质。

2.根据权利要求1所述的一种固态电解质-正极复合材料，其特征在于：所述的硫化物固态电解质选自60Li₂S-40SiS₂、70Li₂S-30P₂S₅、75Li₂S-25P₂S₅、80Li₂S-20P₂S₅、Li₁₀GeP₂S₁₂、Li₁₀SnP₂S₁₂、Li₁₀SiP₂S₁₂、Li_3.25Ge_0.25P_0.75S₄、Li₆PS₅Cl、Li₇P₃S₁₁或Li_3.25P_0.95S₄中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种固态电解质-正极复合材料，其特征在于：所述的聚合物固态电解质选自聚氧乙烯PEO、聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯腈PAN、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚乙烯吡咯烷酮PVP或聚偏二氟乙烯PVDF-HFP中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种固态电解质-正极复合材料，其特征在于：所述的正极材料为锂的过渡金属氧化物中的一种或几种电极材料的复合，或为钴酸锂LiCoO₂、磷酸铁锂LiFeO₄、钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂、尖晶石锰酸锂LiMn₂O以及三元材料NaNiCoMnO。

5.根据权利要求1所述的一种固态电解质-正极复合材料，其特征在于：所述复合材料薄膜的厚度为60～70um；所述复合材料中硫化物固态电解质含量约为20～40wt.％；所述的复合材料中聚合物固态电解质粘合剂的含量为20～60wt.％。

6.根据权利要求1所述的一种固态电解质-正极复合材料，其特征在于：所述正极导电剂为乙炔黑、碳纳米管、石墨烯或碳黑中的一种或多种；所述正极粘结剂为聚偏二氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE和丁苯橡胶SBR中的一种或多种。

7.一种如权利要求1-6之一所述固态电解质-正极复合材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1，将正极材料、正极导电剂和正极粘结剂以正极材料:正极导电剂:正极粘结剂＝(80～60):(10～30):10的质量配比进行干式混合，并加入有机溶剂制备成正极浆料涂覆于正极集流体上，烘干后切片，成正极材料片；

步骤2，将硫化物固态电解质与聚合物固态电解质按质量比例为(75～60):(25～40)分散在有机溶剂中，并进行充足时间的磁力搅拌，形成深色的混合溶液，所有工序均在Ar气氛的手套箱中进行；

步骤3，将步骤2中深色的混合溶液滴涂在步骤1制备的正极材料片中，待混合溶液均匀的附着到正极材料片表面形成薄层液膜，并在120℃下加热去除有机溶剂，得到附着有浅深色电解质薄膜的固态电解质-正极复合材料。

8.根据权利要求7所述的固态电解质-正极复合材料的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂为乙腈、N-甲基吡咯烷酮、无水乙醇、丙酮、乙醚和四氢吠喃中的至少一种。