[发明专利]一种LiMn2O4/掺杂NASICON/Li4Ti5O12全固态薄膜电池及制备方法

摘要

一种LiMn2O4/掺杂NASICON/Li4Ti5O12全固态薄膜电池及制备方法，其特征在于衬底和喷枪之间的电压高达40-80kV，极大地提高了正极材料与集流体及负极材料与电解质之间的紧密接触；超音速火焰喷涂颗粒运动速度快，粒子处于半熔融状态能与基底形成紧密接触；同时采用静电喷雾热解和超音速火焰喷涂同时沉积正负极活性材料前驱体和固体电解质的方式，将通常的接触界面变成整个接触层，从而将正极材料|固体电解质及负极材料|固体电解质2个接触界面变为没有明显的接触界面、极大地降低正负极材料|固体电解质的界面阻抗，并避免电解质材料与正负极材料的合成温度不一致而造成欠烧或过烧，并能较大地提高正负极材料的离子电导率，从而大幅度提高全固态电池的综合电化学性能。

主权项

一种LiMn2O4/掺杂NASICON/Li4Ti5O12全固态薄膜电池及制备方法，其特征在于采用高压静电液体喷枪与超音速火焰喷枪层层喷射正负极活性物质前驱体与固体电解质构建全固态电池；另外在沉积正负极活性材料前驱体时，同时采用超音速火焰喷涂沉积固体电解质的方式，将通常的接触界面变成整个接触层，从而将正极材料|固体电解质及负极材料|固体电解质两个接触界面变为没有明显的接触界面，极大地降低正负极材料|固体电解质的界面阻抗，并能较大地提高正负极材料的离子电导率；最后经过热处理后得到全固态薄膜锂电池；其过程为：1)将衬底放置于恒温200‑500℃加热工作板表面，将衬底表面接地，液体喷枪A连接前驱溶液I，喷枪A距离加热工作板表面垂直距离8‑20cm，与加热工作板表面形成50‑85°交角并同时接负40‑80kV电压；2)将压力为10‑30Kpa的载气作用于喷枪A，喷枪A雾化喷射前驱溶液I到衬底上，持续喷射1‑30分钟，喷射流量为1‑10mL/min；3)在喷枪A开始喷射的同时，将固体电解质装载于超音速火焰喷枪B的料斗上，点燃喷枪B燃烧可燃气体，调节可燃气体和氧气的比例，使得火焰喷枪B发出明亮的蓝色光，火焰喷枪B产生的火焰末端距离加热工作板表面垂直距离15‑30cm，火焰喷枪B与加热工作板表面形成70‑90°交角向衬底喷射固体电解质，喷射流量为10‑30mg/min，持续的时间为喷枪A结束喷射后再喷射2‑10分钟；4)保持喷枪B喷射，用喷枪A连接前驱溶液II，喷枪A距离加热工作板表面垂直距离8‑20cm，喷枪A与加热工作板表面形成50‑85°交角，重新将负40‑80kV电压施加到喷枪A和衬底之间，将压力10‑30Kpa的载气作用于喷枪A，喷枪A雾化喷射前驱溶液II到衬底上，前驱溶液II的流量为1‑10mL/min，喷射时间持续5‑30分钟，喷枪A结束喷射的同时结束喷枪B的喷射；5)喷射结束后，待加热工作板表面冷却后，将加工后的衬底放入马弗炉在600‑900℃下恒温5‑10小时，即制得全固态薄膜锂电池。