[发明专利]一种水系全无机固态电解质的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种水系全无机固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.将可阳离子交换的无机材料加入到超纯水中，搅拌，使其均匀分散，得到无机材料溶液；其中，所述可阳离子交换的无机材料为蒙脱土、锆石、水滑石、沸石、黏土的一种或多种混合物；

步骤2.在步骤1得到的无机材料溶液中加入浓度为10~50 mmol/L硫酸溶液，搅拌，然后加入氢氧化锂调节溶液pH值至中性，然后用超纯水反复清洗，过滤，得到进行了离子交换的无机材料；

步骤3.将步骤2得到的进行了离子交换的无机材料冷冻5~12h，待完全结冰后进行冷冻干燥，即可得到进行了离子交换的无机材料粉末；

步骤4.将步骤3得到的无机材料粉末和无机锂盐按照质量比为1：（0.1~0.5）的比例添加到超纯水中，然后搅拌，得到全无机固态电解质前驱体，其中，无机材料在超纯水中的浓度为0.2~5 g/ml；所述无机锂盐为三氟甲基磺酰亚胺锂、高氯酸锂、氯化锂和三氯化铟、氯化锂中的一种或多种混合物；

步骤5.将步骤4得到的前驱体进行冷冻，然后将冷冻后的前驱体在衬底上均匀分散，在真空环境中、30-50℃条件下预烘干1~5 h，然后在50 ～100℃下烘干2~12h，即可制备得到所述全无机固态电解质。

2.如权利要求1所述水系全无机固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤5制备的全无机固态电解质的厚度50-200 μm。

3.如权利要求1所述水系全无机固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤1和步骤2中搅拌的转速均为100~500 r/min。

4.如权利要求1所述水系全无机固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤1所述搅拌在25～70℃下进行10~20h；步骤2所述搅拌在室温下进行5~12 h。

5.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.将正极材料、导电碳材料、粘接剂按质量比为（5~7）：（4~2）：1的比例混合，加入溶剂，研磨均匀，得到活性物质浆料，其中，粘结剂在活性物质浆料中的浓度为0.05~0.1 g/ml；

步骤2.将步骤1得到的活性物质浆料均匀涂覆于不锈钢表面，然后将其置于真空烘箱中，烘干，即可得到锂离子电池正极极片；

步骤3.在步骤2所得到的正极极片表面涂覆权利要求1~4任一权利要求所述方法制备的全无机固态电解质前驱体，涂覆厚度控制在50-200 μm；

步骤4.将步骤3涂覆了前驱体的正极极片在真空环境中、30-50℃条件下预烘干1~5 h，然后在50 ～100℃下烘干2~12h；

步骤5.将步骤4制备了固态电解质的正极片与金属锂负极组装，即可制备得到所述锂离子电池。

6.如权利要求5所述锂离子电池的制备方法，其特征在于，步骤1所述正极材料为磷酸铁锂、钴酸锂或镍钴锰酸锂，所述溶剂为N, N二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或者水。

7.如权利要求5所述锂离子电池的制备方法，其特征在于，步骤2所述烘干温度为40~100 ℃，烘干时间为5~12 h。