[發明專利]一種用于全固態鋰電池的納米結構正極極片的制備方法

在審

• 申請號: 202110009911.0
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112635843A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 侯瑾濤
• 申請（專利權）人: 侯瑾濤
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0565;H01M10/052;H01M4/139;B82Y30/00;B82Y40/00
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1.本發明涉及了一種納米結構鋰電池正極極片的制造方法，包括利用離子鍍，真空蒸鍍磁控濺射在銅箔沉積鈦層和鋁層形成復合薄膜；利用鋁合金陽極氧化工藝在復合薄膜制備無阻擋層的陽極氧化膜的工藝及方法；并在多孔陽極氧化膜層的納米通孔內用非有機溶劑電解質（水溶液）聚合形成固態鋰離子電解質膜層，本鋰電池正極極片包括1銅箔+2納米氧化鈦層+3無阻擋層的陽極氧化膜（多孔納米γ-Al₂O₃2.H₂O）+4固態鋰離子電解質層+4絕緣層（PP或PE或PEI）。

2.根據權利要求1本發明所述的正極銅箔片為無氧銅箔、厚度在30~50um,單面覆以絕緣層（PP或PE或PEI）膠粘膜，厚度30~80 um；本發明的所指定真空鍍膜：包含但不限定為真空離子鍍，真空蒸鍍、磁控濺射等鍍膜工藝，在銅箔金屬面鍍一層純鈦（或鉭或鈮）厚度10-50nm,完成后再鍍一層純鋁厚度，厚度5~100 um；形成正極極片所需要多層復合薄膜。

3.根據權利要求1對上述權利要求2所描述多層復合薄膜進行陽極氧化并擴孔制備無阻擋層多孔納米結構陽極氧化膜（AAO，多孔納米γ-Al2O32.H2O膜層）所述陽極氧化并擴孔的制備過程是：先以濃度為0.2-1.2 mol/L的磷酸、草酸或硫酸為電解質，在電壓為20-200V，溫度為0-10℃的條件下，對上述多層復合薄膜進行陽極氧化，使鋁層形成多孔陽極氧化鋁層，再將經陽極氧化后的復合薄膜浸入0.2-10wt%磷酸溶液中0-600分鐘進行擴孔或用0.5mol/LKCl氯化鉀溶液中逆向電解DC電壓1.8-6V，溫度0-10℃處理10-15分鐘原位去除陽極氧化膜（AAO）阻擋層；多孔陽極氧化鋁層（納米γ-Al2O32.H2O）和中間鍍層形成的鈦氧化膜并產生20-400nm的小孔，其分布密度為109/cm2-1012/cm2，最后清洗烘干，得到無阻擋層多孔納米氧化鋁（AAO,納米γ-Al2O32.H2O）。

4.經過陽極氧化處理及擴孔的多層復合薄膜的（PP或PE或PEI）絕緣層的厚度為30~80um；銅導電層厚度為30~50 um，鈦氧化層厚度為10-50nm，無阻擋層的鋁鋁陽極氧化膜層層厚度為5~100 um。

5.根據權利要求4所描述的多層復合薄膜形成的鋁氧化層邊緣（或裁切邊線處）印刷有線條圖案的耐酸堿遮蔽油墨并固化；固化后的油墨，線寬0.2-1mm厚度20~50 um，形成擋水墻，圖形的制作包括但不限于印刷，包括噴墨打印等在內；用于防止固態電解質所需A/B溶液的跑漏。

6.根據權利要求1本發明所需固態鋰離子電解質層的制備所需材料為：氧化鋅、磷酸或酸鹽、氯化鋅、酒石酸及酸鹽、硫酸鋅、焦磷酸或酸鹽鈉、氫氧化鋰、碳酸鋰、氟化鋰、乙酸鎳、乙酸鈷、去離子水2種及2種以上成分構成A/B水溶液；A溶液優選：氯化鋅：氟化鋰：超純水=5:1:5； B溶液優選：酒石酸鉀鈉：超純水水=2:1所使用的化學試劑都為優級純；將處理后的復合功能膜水平放置，鋁氧化面朝上，將A溶液：氯化鋅：氟化鋰：超純水=5:1:5,加熱至50-60℃用噴霧的方法均勻涂覆在鋁氧化層表面，每平方米噴A溶液100-200ml靜置5-20分鐘；再將B溶液：酒石酸鉀鈉：超純水水=2:1，常溫20-25℃用噴霧的方法均勻涂覆在鋁氧化層表面，A、B溶液瞬間聚合成固態的電解質，每平米噴B溶液500-1000ml，進入烘箱中烘干，烘干溫度為100-120 ℃，形成帶有固態電解質膜層的納米結構的鋰電池正極極片，并應用于全固態鋰離子二次電生產制造。