[发明专利]一种光固化3D打印制备固态锂离子电池的方法

权利要求书

1.一种光敏聚合物网络基体的应用，其特征在于，用作光固化3D打印制备固态锂离子电池的正极层、负极层和电解质层时的添加剂，所述光敏聚合物网络基体包括半互穿聚合物网络骨架和锂盐溶液；所述锂盐溶液分散在所述半互穿聚合物网络骨架中，其中：

所述半互穿聚合物网络骨架包括光敏树脂、光引发剂和聚合物基质，所述光敏树脂具有网状交联结构，所述光引发剂用于引发所述光敏树脂发生聚合反应；所述聚合物基质具有线性非交联结构；所述锂盐溶液为锂盐溶解于有机溶剂中得到的有机溶液，用于提高所述半互穿聚合物网络骨架的锂离子电导性，所述锂盐为高氯酸锂、四氟硼酸锂或双三氟甲烷磺酰亚胺锂，有机溶剂为腈类有机溶剂或碳酸酯类有机溶剂，锂盐在所述锂盐溶液中的浓度为0.8-1.5摩尔每升；所述锂盐溶液和半互穿聚合物网络骨架的质量比为50-85:15-50。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，制备所述正极层采用的材料包括锂离子电池正极材料和所述光敏聚合物网络基体。

3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，制备所述负极层采用的材料包括锂离子电池负极材料和如所述光敏聚合物网络基体。

4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，制备所述电解质层采用的材料包括所述光敏聚合物网络基体和离子导电性无机氧化物纳米活性填料，所述无机氧化物纳米活性填料分散在所述光敏聚合物网络基体中。

5.一种光固化3D打印制备固态锂离子电池的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采用光固化3D打印设备在集流体上逐层铺展负极膏体，并逐层进行光固化，重复铺展和固化步骤，得到负极膜；所述负极膏体由锂离子电池负极材料和光敏聚合物网络基体混合得到；

(2)采用光固化3D打印设备在所述负极膜表面逐层铺展复合固体电解质膏体，并逐层进行光固化，重复铺展和固化步骤，在所述负极膜表面得到复合固体电解质膜；所述复合固体电解质膏体为光敏聚合物网络基体和离子导电性无机氧化物纳米活性填料的混合物；

(3)采用光固化3D打印设备在所述复合固体电解质膜表面逐层铺展正极膏体，并逐层进行光固化，重复铺展和固化步骤，在所述复合固体电解质膜表面得到正极膜，即获得自下而上依次设置有负极膜层、电解质层和正极膜层的组装体；其中所述正极膏体由锂离子电池正极材料和光敏聚合物网络基体混合得到；

(4)在所述组装体的正极膜表面设置集流体并采用电池壳或铝塑膜封装，获得所述固态锂离子电池；

其中，所述光敏聚合物网络基体包括半互穿聚合物网络骨架和锂盐溶液；所述锂盐溶液分散在所述半互穿聚合物网络骨架中，其中：

所述半互穿聚合物网络骨架包括光敏树脂、光引发剂和聚合物基质，所述光敏树脂具有网状交联结构，所述光引发剂用于引发所述光敏树脂发生聚合反应；所述聚合物基质具有线性非交联结构；所述锂盐溶液为锂盐溶解于有机溶剂中得到的有机溶液，用于提高所述半互穿聚合物网络骨架的锂离子电导性，所述锂盐为高氯酸锂、四氟硼酸锂或双三氟甲烷磺酰亚胺锂，有机溶剂为腈类有机溶剂或碳酸酯类有机溶剂，锂盐在所述锂盐溶液中的浓度为0.8-1.5摩尔每升；所述锂盐溶液和半互穿聚合物网络骨架的质量比为50-85:15-50。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述锂离子电池正极材料包括正极活性材料、碳纳米管和导电炭黑，所述正极活性材料为磷酸铁锂、钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂或五氧化二钒；所述锂离子电池负极材料包括负极活性材料、碳纳米管和导电炭黑，所述负极活性材料为钛酸锂、二氧化钛、石墨、硅基材料或锡基材料。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述光固化为紫外光固化，其紫外激光功率为50～2000mw/cm²。