[发明专利]一种用于固态锂电池的复合正极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于固态锂电池的复合正极的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

一、将硝酸盐溶于溶剂Ⅰ中，室温搅拌，形成均匀的溶液；将高分子聚合物加入所得溶液中，室温搅拌，得到均匀、粘稠的静电纺丝前驱液；其中硝酸盐是正极活性材料中金属元素的硝酸盐；正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或镍钴锰酸锂；

二、将步骤一配制的静电纺丝前驱液加入到注射器中，并采用不锈钢平头针头作为纺丝喷头，镍网作为纺丝接收网，利用外接直流电源的方式形成静电纺丝的静电场，得到静电纺丝纤维膜；

三、将步骤二制备的静电纺丝纤维膜放入箱式马弗炉中，在空气气氛中恒温烧结，得到三维互联的正极活性材料；

四、称取步骤三制备的正极活性材料、占正极活性材料质量10％～12.5％的导电剂和占正极活性材料质量10％～12.5％的粘结剂，将正极材料、导电剂和粘结剂依次溶解于溶剂Ⅱ中，室温搅拌均匀后形成粘稠的正极浆料；

五、将步骤四制备的正极浆料，均匀的刮涂于铝箔表面，真空干燥后得到涂覆有多孔正极骨架的极片；

六、称取占聚合物单体质量10％～16％的锂盐和占聚合物单体质量0.5％～1％的引发剂，将锂盐和引发剂依次溶解于聚合物单体中，搅拌均匀后形成聚合物电解质前驱液；所述的聚合物单体为碳酸亚乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、三乙二醇二丙烯酸酯中的一种或其中几种的组合；

七、将步骤六制备的聚合物电解质前驱液，滴在步骤五制备的极片表面，静置后将极片加热聚合固化，得到用于固态锂电池的复合正极。

2.根据权利要求1所述的一种用于固态锂电池的复合正极的制备方法，其特征在于步骤一中所述溶剂Ⅰ为N，N-二甲基甲酰胺、乙腈或N-甲基吡咯烷酮。

3.根据权利要求1所述的一种用于固态锂电池的复合正极的制备方法，其特征在于步骤一中所述的高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯。

4.权利要求1所述方法制备的一种用于固态锂电池的复合正极，其特征在于该复合正极由多孔正极骨架和填充的聚合物电解质组成；其中多孔正极骨架由正极活性材料、导电剂和粘结剂组成；其中导电剂的质量占正极活性材料质量的10％～12.5％；粘结剂的质量占正极活性材料质量的10％～12.5％；填充的聚合物电解质由锂盐、聚合物单体和引发剂组成；其中锂盐的质量占聚合物单体质量的10％～16％，引发剂的质量占聚合物单体质量的0.5％～1％；多孔正极骨架中的正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或镍钴锰酸锂。

5.根据权利要求4所述的一种用于固态锂电池的复合正极，其特征在于导电剂为导电炭黑、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的一种或其中几种的组合。

6.根据权利要求4或5所述的一种用于固态锂电池的复合正极，其特征在于多孔正极骨架中的粘结剂为聚偏氟乙烯。

7.根据权利要求4或5所述的一种用于固态锂电池的复合正极，其特征在于填充的聚合物电解质中的锂盐为二氟草酸硼酸锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂和双氟磺酰亚胺锂中的一种或其中几种的组合。

8.根据权利要求4或5所述的一种用于固态锂电池的复合正极，其特征在于填充的聚合物电解质中的引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。

9.一种固态锂电池，其特征在于该固态锂电池利用金属锂负极、固态电解质和利用权利要求1所述方法制备的用于固态锂电池的复合正极组装而成；所述的固态电解质是由聚偏氟乙烯、磷酸钛铝锂和锂盐复合而成的复合型固态电解质薄膜。