[发明专利]一种基于塑晶改性正极固态电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于塑晶改性正极固态电池的制备方法，其特征在于：所述基于塑晶改性正极固态电池的制备方法包括以下步骤：

步骤一：将塑晶、锂盐、聚合物以及无机填料加热混合，以融化为液体状态的塑晶作为溶剂，溶解锂盐、聚合物和无机填料，制备塑晶基复合正极胶，塑晶是丁二腈，加热温度为40°C -70°C，相对于塑晶锂盐的浓度为1mol/L-2.5mol/L，聚合物与锂盐的质量比为1：1~1：3，无机填料占聚合物的质量比为1%-10%；

步骤二：将正极材料粉末、导电剂、步骤一得到的塑晶基复合正极胶、有机溶剂混合，搅拌至均匀，有机溶剂质量占比为20%-50%，之后加入聚合单体和引发剂常温搅拌至均匀，涂覆在集流体上，采用加热或辐照进行原位聚合，加热烘干溶剂形成正极层；正极层中正极材料粉末质量占比为80%-97%、导电剂质量占比为1%-10%、塑晶基复合正极胶与聚合单体和引发剂质量占比为2%-10%；

步骤三：将塑晶、锂盐、聚合单体、引发剂、无机填料加热混合，制备塑晶基正极表面处理液，涂覆或者喷涂在步骤二中得到的正极层表面，采用加热或辐照进行原位聚合，制备获得塑晶改性正极，塑晶是丁二腈，加热温度为40°C-45°C，相对于塑晶锂盐浓度为0.1 mol/L-1.0mol/L，无机填料占聚合物的质量比为1%-5%，聚合单体与塑晶质量比为1：100-1：2，聚合单体与引发剂质量比为1000：1-1000：5。

2.根据权利要求1所述的基于塑晶改性正极固态电池的制备方法，其特征在于：步骤二和步骤三中的聚合单体和引发剂取决于原位聚合方式，

热聚合选用的聚合单体包括单体二缩三乙二醇二丙烯酸酯(TEGDA)、单体三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）；

辐照聚合选用的聚合单体包括单体甲基丙稀酸酯(MMA)、单体乙氧基化三羟甲基丙烷三丙稀酸酯(ETPTA)、单体丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TPPTA)；热引发剂包括偶氮二异丁腈（AIBN）、偶氮二异庚腈（ABVN）、偶氮二异丁酸二甲酯(AIBME)；

光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮（HMPP）、1-羟基环己基苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯（TPO-L）、苯甲酰甲酸甲酯（MBF）、2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮（IHT-PI）。

3.根据权利要求1所述的基于塑晶改性正极固态电池的制备方法，其特征在于：固态电解质的制备方法包括以下步骤：将锂盐、聚合物、无机填料按比例混合，溶解于有机溶剂中形成前驱体溶液，有机溶剂质量占比为50%-70%，浇注成膜或与起支撑作用基膜复合制备固态电解质，聚合物与锂盐质量比为1:9-9:1，无机填料添加比例为聚合物与锂盐质量的1-900%。

4.根据权利要求1或3所述的基于塑晶改性正极固态电池的制备方法，其特征在于：所述聚合物包括聚氧化乙烯（PEO）及其衍生物、聚丙烯腈（PAN）、聚甲基丙烯酸酯（PMMA）、聚丙烯酸（PAA）、聚乙烯醇（PVA）、聚碳酸丙烯酯（PPC）、氧化乙烯接枝聚硅烷化合物（PSPEG）、聚碳酸乙烯酯（PEC）、聚三亚甲基碳酸酯（PTMC）、聚偏氟乙烯（PVDF）、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物P(VDF-HFP)中的一种或多种组合。

5.根据权利要求1所述的基于塑晶改性正极固态电池的制备方法，其特征在于：负极采用添加表面保护层或者未添加表面保护层的负极，未添加表面保护层的负极为金属锂、锂合金Li_xMM=In、B、Al、Ga、Sn、Si、Ge、Pb、As、Bi、Sb、Cu、Ag或Zn、石墨、无定形碳、中间相炭微球、硬碳、软碳，硅基材料硅碳材料、纳米硅，锡基材料或钛酸锂；

表面保护层为聚氧化乙烯及其衍生物与锂盐的复合物、聚碳酸酯类聚合物与锂盐的复合物、三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅、磷酸锂、磷酸、二氧化锆、卤素单质或铝酸锂。

6.根据权利要求1、3、5任一项所述的基于塑晶改性正极固态电池的制备方法，其特征在于：所述锂盐采用阴离子基团半径大、易解离的锂盐，包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、二（三氟甲基磺酰）亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种组合。