[发明专利]一种固态金属锂电池及其制备方法

权利要求书

1.一种固态金属锂电池，包括金属锂负极、正极和隔膜，其特征在于，还包括弥散于所述金属锂负极、所述正极与所述隔膜三者表面与三者空隙间的固态电解质；

所述固态电解质包括聚合物相，和分散在所述聚合物相内的陶瓷电解质、锂盐、功能性添加剂与有机溶剂；

所述陶瓷电解质选自NASICON型氧化物，结构通式为Li_1+xAl_xM_2-x(PO₄)₃，式中，0.1≤x≤0.5，M选自Ti、Ge或Zr，颗粒尺寸为50～100nm；

所述聚合物相由含不饱和键的单体经原位聚合而成；

所述含不饱和键的单体选自四乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、环己基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种；

所述功能性添加剂选自碳数为8～18的烷基磷酸酯。

2.根据权利要求1所述的固态金属锂电池，其特征在于，所述NASICON型氧化物选自Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃，0.3≤x≤0.5。

3.根据权利要求1所述的固态金属锂电池，其特征在于：

所述锂盐选自高氯酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂中的至少一种；

所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的至少一种。

4.一种根据权利要求1～3任一权利要求所述的固态金属锂电池的制备方法，其特征在于，包括：

1)将含不饱和键的单体、陶瓷电解质、锂盐、功能性添加剂与有机溶剂混合，混合均匀后得到固态电解质前驱体，待用；

2)将金属锂负极、正极、隔膜与步骤1)制备的固态电解质前驱体组装成液态电池，再加入引发剂，经原位聚合反应，制备得到固态金属锂电池。

5.根据权利要求4所述的固态金属锂电池的制备方法，其特征在于，步骤1)中：

所述含不饱和键的单体、陶瓷电解质、锂盐、功能性添加剂的重量比为1：0.1～10：0.1～1：0.05～0.5；

所述有机溶剂中，锂盐的浓度为0.5～2mol/L。

6.根据权利要求4所述的固态金属锂电池的制备方法，其特征在于，步骤2)中：

所述正极的活性材料选自含锂氧化物；

所述隔膜的材质选自聚丙烯膜类、无纺布类或玻璃纤维类；

所述引发剂选自偶氮类引发剂；

所述引发剂与所述含不饱和键的单体的重量比为0.5～5：100。

7.根据权利要求4所述的固态金属锂电池的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述聚合反应的温度为50～70℃，时间为20～40min。