[发明专利]一种电极-电解质集成一体化复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种电极-电解质集成一体化复合材料的制备方法，具体步骤如下：

S1.先将聚合物和导电锂盐溶于有机溶剂得到聚合物溶液，接着将磷酸铁锂和超导炭黑加入聚合物溶液中，搅拌分散均匀，得到前驱液，静电纺丝，得到三维纤维结构正极膜；

S2.再将聚合物、导电锂盐、氧化物型陶瓷纳米颗粒加入溶剂中，搅拌分散均匀，得到固体电解质混合溶液；

S3.然后将三维纤维结构正极膜置于模具上，接着在三维纤维结构正极膜表面浇筑一层固体电解质混合溶液，待乙腈完全挥发后，脱模，真空干燥，即得；

其中，所述氧化物型陶瓷纳米颗粒是将含氧化物型陶瓷固态电解质的金属离子前驱体盐经一次球磨、干燥、煅烧、成型、烧结、再次球磨而得，所述的金属离子前驱体盐选自石榴石型、NASICON型、钙钛矿型或反钙钛矿型陶瓷前驱体盐中的任一种或几种。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物选自聚环氧乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯中的任一种或多种；所述导电锂盐选自卤化锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂或四氟硼酸锂。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化物型陶瓷固态电解质选自Li_6.75La₃Zr₂T_0.25O₁₂、Li_6.28Al_0.24La₃Zr₂O₁₂、Li_6.75La₃Zr₂T_0.25O₁₂、Li_3xLa_(2/3)-xTiO₃中的任一种；它们对应的金属离子前驱体盐分别如下：

Li_6.75La₃Zr₂T_0.25O₁₂：Li₂NO₃、La₂O₃、ZrO₂、Ta₂O₅，四者摩尔比为3.375：1.5：1.75：0.125；

Li_6.28Al_0.24La₃Zr₂O₁₂：Li₂NO₃、La₂O₃、ZrO₂、Al₂O₃，四者摩尔比为3.14：1.5：2：0.12；

Li_6.75La₃Zr₂T_0.25O₁₂：Li₂NO₃、La₂O₃、ZrO₂、Ta₂O₅，四者摩尔比为3.375：1.5：1.75：0.125；

Li_3xLa_(2/3)-xTiO₃：1mmol Li₂NO₃，1mmol La₂O₃，4mmol TiO₂，三者摩尔比为1：1：4。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在制备氧化物型陶瓷纳米颗粒时，加入硝酸锂作为补偿剂，其用量为金属离子前驱体盐总重量的15％；

一次球磨或再次球磨使用异丙醇为球磨介质，采用氧化锆磨球，球磨转速为300rpm，球磨时间为12小时；

干燥的工艺条件为：80℃干燥12小时；煅烧的工艺条件为：900℃煅烧12小时；成型的工艺条件为：15MPa压制成球团；烧结的工艺条件为：空气气氛下以1℃/min加热至1100℃，保温烧结1～32小时。