[发明专利]一种三维骨架材料混合液、三维复合固体电解质膜、正极片的制备方法及固体锂电池

权利要求书

1.一种三维骨架材料混合液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将无机固体电解质按量分散在有机溶剂中，原材料质量分数为40-60%，常温搅拌，得到混合液，往混合液中加入表面活性剂，常温搅拌后静电纺丝处理得到前驱体；

步骤二、将步骤一制得的前驱体煅烧得到三维骨架材料；将三维骨架材料投入水中搅拌得到悬浊液，继续加入乳液粘合剂，常温下搅拌混合均匀，加入锂盐，常温下搅拌充分混合，得到三维骨架材料混合液。

2.根据权利要求1所述的一种三维骨架材料混合液的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的无机固体电解质为陶瓷型无机固体电解质或陶瓷型无机固体电解质与纳米氧化锌、纳米二氧化硅和纳米氧化亚硅中的一种或多种混合；

将制备陶瓷型无机固体电解质的原材料按量分散在有机溶剂中，或将制备陶瓷型无机固体电解质的原材料与纳米氧化锌、纳米二氧化硅和纳米氧化亚硅中的一种按量混合分散在有机溶剂中；

所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺DMF和醋酸构成的混合溶剂；

DMF与醋酸的体积比为65-90:10-35，搅拌速度为80-150转/分钟，时间为2.5-4小时；

所述表面活性剂为月桂醇醚磷酸酯、脂肪醇磷酸酯盐和脂肪醇聚氧乙烯磷酸酯盐中的一种，表面活性剂与醋酸的摩尓比为10-20:35-55，搅拌速度是100-160转/分钟，时间为2-4小时，静电纺丝电压为12-15KV。

3.根据权利要求2所述的一种三维骨架材料混合液的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的陶瓷型无机固体电解质颗粒为LLZO和LATP。

4.根据权利要求1所述的一种三维骨架材料混合液的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的无机固体电解质还为纳米氧化锌、纳米二氧化硅和纳米氧化亚硅中的一种或多种混合；

所述有机溶剂为DMF；

所述表面活性剂为PVA和PEO中的一种，表面活性剂和DMF的摩尔比为15-25:55-70；

静电纺丝电压为12-15KV，真空干燥温度为90-130℃，时间为12-24小时。

5.根据权利要求1所述的一种三维骨架材料混合液的制备方法，其特征在于，步骤二中煅烧升温速度为2-5℃/分钟，温度为600-800℃，时间为2-6小时；

三维骨架材料在悬浊液中的质量分数为30-40%，搅拌速度100-160转/分钟，时间为0.5-1.5小时；

乳液粘合剂中的粘合成份为丙烯酸、花生四烯酸和苯丙烯酸中的一种，在乳液粘合剂中的质量分数为50-60%，三维骨架材料和乳液粘合剂的质量比为60-70:10-30，搅拌速度60-100转/分钟，搅拌时间为1-2小时；

所述锂盐为liTFSI、LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃和LiN(CF₃SO₂)₂中的一种，锂盐和三维骨架材料的质量比为5-10:60-70，搅拌速度为60-100转/分钟，搅拌时间为1.5-3小时。

6.一种用权利要求1-5任一所述制备方法得到的三维骨架材料混合液制备的三维复合固体电解质膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）、将纤维基体溶于有机溶剂，搅拌溶解，用静电纺丝处理，真空干燥收集得到纤维膜，再真空烘烤，得到多孔纤维膜；将多孔纤维膜全部浸入步骤二中制得的混合液中静置，取出并真空烘烤，惰性气体下压制成片，得到三维固体电解质膜；

步骤2）、将步骤1）制得的三维固体电解质膜用正极界面稳定剂溶液浇铸一侧，真空干燥，得到一侧有正极界面稳定层的三维固体电解质膜；

步骤3）、将步骤2）制得的有正极界面稳定层的三维固体电解质膜用防锂枝晶剂溶液浇铸无正极界面稳定层一侧，形成防锂枝晶剂层，真空干燥，得到高电导率的三维复合固体电解质膜。