[发明专利]一种双极性集流体及由其组装的双极性固态锂二次电池

权利要求书

1.一种双极性集流体，其特征在于，由聚合物和导电碳材料组成，所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸树脂，所述导电碳材料为炭黑、碳纳米管或Super P，导电碳材料含量为10～25wt％。

2.一种双极性固态锂二次电池，其特征在于，由如下步骤制备得到：

(1)制备只含有正极层的电极：将锂电池正极浆料涂覆到厚度为10～100μm的权利要求1所述双极性集流体上，烘干后获得只含正极层的电极；正极层单位面积质量为3～20mg。

(2)制备只含有负极层的电极：将厚度为1～20μm的锂电池负极材料压制到厚度为10～100μm的权利要求1所述双极性集流体上；

(3)制备双极性电极：将步骤(1)所获得的只含有正极层的电极的空白一侧压制上厚度为1～20μm的锂电池负极材料，获得一侧为正极层，另一侧为负极层的双极性电极；

(4)组装双极性固态锂二次电池：

在步骤(1)所制备的只含有正极层的电极正极侧上交替叠加锂电池用固态电解质膜和步骤(3)所制备的双极性电极，然后将步骤(2)制备的只有负极层的电极压制到锂电池用固态电解质膜的空白一侧上，得到两层或多层叠片组装而成的双极性固态锂二次电池。

3.根据权利要求2所述的一种双极性固态锂二次电池，其特征在于，步骤(1)所述烘干温度为为50～100℃，步骤(4)所述叠加施加的压力为2～20MPa。

4.根据权利要求2所述的一种双极性固态锂二次电池，其特征在于，所述锂电池正极浆料由正极材料、导电剂、锂盐、粘结剂和溶剂组成；所述正极材料为LiCoO2、LiMn2O4、NCA、NCM和LiFexMn1-xPO4(0≤x≤1)中的任意一种，所述导电剂为Super P，所述粘结剂为PEO，所述锂盐为LiTFSI，所述溶剂为THF。

5.根据权利要求4所述的一种双极性固态锂二次电池，其特征在于，所述正极材料、导电剂、锂盐、粘结剂和溶剂的质量比为70％:11％:9％:10％。

6.根据权利要求2所述的一种双极性固态锂二次电池，其特征在于，步骤(2)和(3)所述锂电池负极材料为金属锂或锂硼合金。

7.根据权利要求2所述的一种双极性固态锂二次电池，其特征在于，所述锂电池用固态电解质膜主要由氧化物固态电解质和有机聚合物固态电解质组成，其中氧化物固态电解质的含量为55％～95wt％；所述氧化物固态电解质为LAGP、LATP、LLZO或LLTO；所述有机聚合物固态电解质为EO链段与Li离子比例为(20～3):1，重均分子量为5～100万的PEO/LiTFSI。

8.根据权利要求7所述的一种双极性固态锂二次电池，其特征在于，所述锂电池用固态电解质膜的制备方法如下：向溶解了所述PEO/LiTFSI有机聚合物固态电解质的THF溶液的中加入氧化物固态电解质，混合搅拌均匀，然后将浆料均匀涂覆在聚四氟乙烯为基底的支撑载体上面，待晾干后再烘干处理，剥离支撑载体获得固态电解质膜。

9.根据权利要求8所述的一种双极性固态锂二次电池，其特征在于，所述锂电池用固态电解质膜的制备方法中，搅拌温度为40～90℃，烘干温度为50～100℃。