[发明专利]一种具有自支撑结构的层叠型全固体电池

权利要求书

1.一种具有自支撑结构的层叠型全固体电池，其特征是，包括壳体（5）和设置在壳体内部的两片正负极末端集电器（4）、若干电池基元（1）和褶皱状弹性导电片（3），壳体端部设有阻燃复合弹性体（2），所述正负极末端集电器设置在壳体内表面两侧，两片正负极末端集电器之间设有若干电池基元，相邻电池基元间夹有褶皱状弹性导电片。

2.根据权利要求1所述的一种具有自支撑结构的层叠型全固体电池，其特征是，所述褶皱状弹性导电片的制备方法是：

（1）将金属粒子加入10~30mmol/L的四辛基溴化铵的甲苯溶液中，静置后继续加入0.3~0.5mol/L的反应液，搅拌30~45分钟使两相分离后，取甲苯相用酸液、碱液和去离子水依次冲洗2~3次，得到金属纳米粒子分散相；

（2）将3-氨丙基三甲氧基硅烷加入到质量分数为10~15%的KOH或NaOH甲醇溶液中，二者体积比为0.5~1.0：9~11，将聚硅氧烷膜在50~60℃，超声条件下投入混合液中保持4~7小时，取出后用二氯甲烷洗涤2~3次；

（3）将步骤（2）中反应后的聚硅氧烷膜浸泡在步骤（1）所制的金属纳米粒子分散相中，浸泡时间为20~40分钟，取出后用无水乙醇冲洗，得到褶皱状弹性导电片。

3.根据权利要求2所述的一种具有自支撑结构的层叠型全固体电池，其特征是，步骤（1）中所述金属粒子为为金、银、铁、钯、铂或其他高电导金属中的一种，粒径为5~15nm；所述反应液为硼氢化钠、硼氢化钾、氢化铝锂、二异丁基氢化铝、硼氢化锂、三乙基硼氢化锂、硼烷、三乙基硅烷、二甲氧基乙氧基氢化铝中的一种溶液；所述酸液为0.05~0.15mol/L硫酸、盐酸、草酸中的一种；所述碱液为0.05-0.15mol/L的NaOH或KOH溶液。

4.根据权利要求2所述的一种具有自支撑结构的层叠型全固体电池，其特征是，所述聚硅氧烷膜为聚二甲基硅氧烷膜、环甲基硅氧烷膜、聚甲基苯基硅氧烷膜、氨基硅氧烷膜或聚醚聚硅氧烷膜中的一种，膜层厚度范围为5~20μm。

5.根据权利要求1所述的一种具有自支撑结构的层叠型全固体电池，其特征是，所述阻燃复合弹性体的制备方法是：在60~90℃下将第一聚合单体和第二聚合单体溶于甲苯中，两种聚合单体总物质的量与甲苯溶剂物质的量比为1~1.5:2.0~4.5，之后加入金属氧化物纳米粒子和阻燃剂，超声波下搅拌1~3小时得到稳定的悬浊液，然后在紫外光照下保持30~60分钟，得到阻燃复合弹性体。

6.根据权利要求5所述的一种具有自支撑结构的层叠型全固体电池，其特征是，所述第一聚合单体、第二聚合单体为苯乙烯类共聚物、烯烃类共聚物、双烯类共聚物、氯乙烯类共聚物、氨酯类共聚物、酯类共聚物、酰胺类共聚物、有机氟类共聚物、有机硅类共聚物和乙烯类共聚物中的任意不同两种聚合单体；所述金属氧化物纳米粒子为纳米氧化锌、纳米氧化镁、纳米氧化铝或纳米氧化铁中的一种。

7.根据权利要求5所述的一种具有自支撑结构的层叠型全固体电池，其特征是，所述阻燃剂纳米颗粒为铁氧体黄、空心玻璃微球、对位芳纶纤维、石墨烯、过渡金属二卤化物和六角氮化硼中的一种或几种。

8.根据权利要求5所述的一种具有自支撑结构的层叠型全固体电池，其特征是，第一聚合单体、第二聚合单体、金属氧化物纳米颗粒和阻燃剂纳米颗粒之间的物质的量比为0.5~1.5:0.5~2.0：0.01~0.02:0.01~0.02。

9.根据权利要求1所述的一种具有自支撑结构的层叠型全固体电池，其特征是，所述电池基元由正极层（11）、固体电解质层（12）和负极层（13）依次贴合组成。

10.根据权利要求9所述的一种具有自支撑结构的层叠型全固体电池，其特征是，所述正极层的材料为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、层状三元材料中的一种或几种；负极层的材料为石墨、硬碳或软碳、硅或氧化硅、锂金属中的一种或几种；固体电解质层的材料为钙钛矿型氧化物固体电解质、NASICON型氧化物固体电解质、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物固体电解质、聚环氧乙烷固体电解质、纤维素聚合物固体电解质、纤维素/PEO聚合物固体电解质、聚2,2,6,6-四甲基哌啶氧基-4-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物固体电解质、聚偏氟乙烯固体电解质、聚甲基丙烯酸甲酯固体电解质、聚丙烯腈固体电解质、聚乙烯醇固体电解质或聚氨酯丙烯酸酯固体电解质中的一种。