[发明专利]一种复合固态电解质-正极复合材料及其制备方法、锂氧气电池

权利要求书

1.一种复合固态电解质-正极复合材料，其特征在于，包括多孔-致密-多孔骨架材料；

复合在多孔-致密-多孔骨架材料一侧的多孔层中的固体电解质；

复合在多孔-致密-多孔骨架材料另一侧的多孔层中的正极材料；

所述骨架材料包括固态电解质骨架材料。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述多孔-致密-多孔骨架材料具有依次复合的多孔层、致密层和多孔层；

所述骨架材料包括陶瓷固体电解质材料和/或固体聚合物电解质材料；

所述固体电解质包括固体聚合物电解质材料和/或陶瓷固体电解质材料；

所述复合固态电解质包括有机-无机复合固态电解质；

所述多孔-致密-多孔骨架材料一侧的多孔层中还复合有锂盐；

所述复合固态电解质-正极复合材料为用于锂氧气电池的复合固态电解质-正极复合材料；

所述锂氧气电池为具有电解质-正极一体化结构的固态锂氧气电池。

3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述陶瓷固体电解质材料包括LATP、LAGP、LLZO和LLTO中的一种或多种；

所述固体聚合物电解质材料包括PEO、PAN、PVDF和PVDF-HFP中的一种或多种；

所述多孔-致密-多孔骨架材料一侧的多孔层中还复合有锂盐；

所述锂盐包括三氟甲磺酸锂、高氯酸锂、硝酸锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种；

所述固体电解质与所述多孔-致密-多孔骨架材料的质量比为1：(1～10)；

所述锂盐与所述多孔-致密-多孔骨架材料的质量比为1：(2.5～25)。

4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述多孔层的厚度为50～150μm；

所述多孔层的孔径为1～20μm；

所述多孔层的孔隙率为40～80％；

所述致密层的厚度为200～300μm；

所述致密层的孔径为0～500nm；

所述致密层的孔隙率为0～8％。

5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述正极材料包括碳材料和聚合物；

所述碳材料包括Super P、CNT和KB中的一种或多种；

所述聚合物包括PEO、PAN、PVDF和PVDF-HFP中的一种或多种；

所述碳材料与所述多孔-致密-多孔骨架材料的质量比为1：(500～1000)；

所述正极材料中的聚合物与所述多孔-致密-多孔骨架材料的质量比为1：(500～1000)；

所述正极材料还包括锂盐；

所述锂盐与所述多孔-致密-多孔骨架材料的质量比为1：(600～1200)。

6.一种复合固态电解质-正极复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备多孔-致密-多孔骨架材料；

将固体电解质、锂盐和溶剂混合后，得到固体电解质溶液；

将碳材料、聚合物和溶剂混合后，得到混合正极浆料；

2)将固体电解质溶液加入多孔-致密-多孔骨架材料一侧的多孔层中，将混合正极浆料复合在多孔-致密-多孔骨架材料另一侧的多孔层中，干燥后，得到复合固态电解质-正极复合材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括乙腈和/或丙酮；

所述固体电解质溶液中固体电解质与溶剂的比例为1g：(100～150)mL；

所述干燥的温度为50～100℃；

所述加入的方式包括滴加、涂覆、浸渍和喷涂中的一种或多种；

所述加入包括多次滴加，且每次加入后烘干；

所述烘干的温度为50～100℃；

所述烘干的时间为24～72小时。