[發明專利]基于凝膠電解質-鋰負極一體結構的鋰空氣電池制備方法

在審

• 申請號: 202011336148.4
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112467258A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 李佳杰;張世超;刑雅蘭;楊琳;劉蘊輝;許懷哲
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01M12/06
• 分類號: H01M12/06;H01M10/0565;H01M4/88;H01M4/90
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

1.一種基于凝膠電解質-鋰負極一體化結構的鋰空氣電池，其特征在于，包括柔性多孔金屬片、兩個鋰片、兩個正極以及凝膠電解質；所述柔性多孔金屬片上焊接有極耳形成負極集流體；所述柔性多孔金屬片位于所述兩個鋰片之間且植入所述兩個鋰片形成復合鋰負極，所述凝膠電解質包裹所形成的復合鋰負極，形成凝膠電解質包裹復合鋰負極一體化結構，所述兩個正極分別置于所述凝膠電解質包裹復合鋰負極一體化結構的上下兩側。

2.根據權利要求1所述的鋰空氣電池，其特征在于，所述柔性多孔金屬片為多孔泡沫鎳或者多孔泡沫銅。

3.根據權利要求1或2所述的鋰空氣電池，其特征在于，所述凝膠電解質為以環氧乙烷、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯或甲基丙烯酸甲酯作為聚合物的凝膠電解質。

4.根據權利要求1-3之一所述的鋰空氣電池，其特征在于，所述極耳為鎳極耳或者銅鍍鎳極耳。

5.一種根據權利要求1-4之一所述的鋰空氣電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：將極耳焊接在柔性多孔金屬片上，作為負極集流體；

步驟2：將負極集流體置于兩個鋰片之間并通過施加外力的方式將步驟1中得到的負極集流體植入兩個鋰片，形成復合鋰負極；

步驟3：制備凝膠電解質溶液；

步驟4：將步驟3中制備的凝膠電解質溶液分別倒在步驟2中形成的復合鋰負極的兩側，并用紫外燈照射以使凝膠電解質溶液在復合鋰負極原位固化，得到凝膠電解質包裹復合鋰負極的一體化結構；

步驟5：將兩個正極分別放在步驟4中得到的凝膠電解質包裹復合鋰負極的一體化結構的上下兩側，得到基于凝膠電解質-鋰負極一體化結構的鋰空氣電池。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟1中，通過對輥機對輥碾壓的方式將步驟1中得到的負極集流體植入兩個鋰片。

7.根據權利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，步驟3具體過程如下：

步驟3-1：將PVDF-HFP和NMP加入到燒杯中，并用玻璃棒攪拌均勻；

步驟3-2：在黑暗環境下，將ETPTA和HMPP滴加到步驟3-1所得溶液；

步驟3-3：在手套箱且保持黑暗的環境下，將鋰空氣電池電解液滴加到步驟3-2所得溶液，并攪拌均勻，得到凝膠電解質溶液。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟3-1中，PVDF-HFP和NMP的質量比為1:5；步驟3-2中ETPTA和HMPP的質量比為300:1；步驟3-3中加入的鋰空氣電池電解液通過將1mol/L LiTFSI溶解在TEGDME中制得，鋰空氣電池電解液的加入量為0.8g。

9.根據權利要求5-8之一所述的制備方法，其特征在于，步驟4中紫外燈照射時間為20s。