[發(fā)明專利]一種基于陶瓷固態(tài)電解質(zhì)的柔性陰極及其制備方法和電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110383933.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113471450B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張剛寧;張立;盧世剛;趙尚騫;孫浩博;王建濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01M4/86
• 分類號(hào): H01M4/86;H01M4/88;H01M12/08
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 盛大文

1.一種鋰空氣電池的制備方法，其特征在于，包括：將部分凝膠聚合物電解質(zhì)前驅(qū)液涂在鋰負(fù)極表面，紫外光照2~100s，固化形成固化膜A；再取剩余凝膠聚合物電解質(zhì)前驅(qū)液涂在所述固化膜A表面，形成凝膠液膜B；然后使基于陶瓷固態(tài)電解質(zhì)的柔性陰極的未沉積碳基催化材料一面與所述凝膠液膜B接觸，將所述柔性陰極懸浮在所述凝膠液膜B表面，采用紫外光照2~100s；所述基于陶瓷固態(tài)電解質(zhì)的柔性陰極的制備方法包括：將陶瓷固態(tài)電解質(zhì)包覆在多孔網(wǎng)狀基體上；然后將碳基催化材料單面沉積在已包覆陶瓷固態(tài)電解質(zhì)的多孔網(wǎng)狀基體的表面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰空氣電池的制備方法，其特征在于，所述凝膠聚合物電解質(zhì)前驅(qū)液的制備包括：將聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、無(wú)機(jī)填料粉末、鋰鹽、光聚合劑、光引發(fā)劑和有機(jī)電解液溶劑混合，得到光聚合凝膠前驅(qū)液。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰空氣電池的制備方法，其特征在于，所述無(wú)機(jī)填料粉末選自Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、LAGP、LATP、LLTO、LZGO、LLZO、LGPS和LLZTO中的一種或多種；和/或，所述鋰鹽選自LiTFSI、LiFSI、LiTF、LiNO₃、LiClO₄、LiPF₆、LiBF₄、LiBOB中的一種或多種；和/或，所述有機(jī)電解液溶劑選自二甲醚、乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚和二甲基亞砜中的一種或多種；和/或，所述光聚合劑為乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)，所述光引發(fā)劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(HMPP)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰空氣電池的制備方法，其特征在于，ETPTA與PVDF-HFP的質(zhì)量比為2~6：1，HMPP的添加量為ETPTA質(zhì)量的0.1~3％，所述無(wú)機(jī)填料粉末與PVDF-HFP的質(zhì)量比為0.5~3：1；所述鋰鹽在所述有機(jī)電解液溶劑中的濃度為0.2~6mol/L。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰空氣電池的制備方法，其特征在于，所述凝膠聚合物電解質(zhì)前驅(qū)液以旋涂法、刮涂法、噴涂法或氣相沉積法涂在鋰負(fù)極表面。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰空氣電池的制備方法，其特征在于，所述陶瓷固態(tài)電解質(zhì)選自LAGP、LATP、LLTO、LZGO、LLZO、LGPS和LLZTO中的一種或多種；和/或，所述多孔網(wǎng)狀基體選自鋁網(wǎng)、泡沫鎳、碳布和不銹鋼網(wǎng)中的一種或多種；和/或，所述碳基催化材料選自N摻雜的碳材料、復(fù)合金屬氧化物摻雜的碳材料中的一種或多種；所述碳材料為導(dǎo)電炭黑、碳納米管、碳納米纖維、石墨烯或氧化石墨烯。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰空氣電池的制備方法，其特征在于，所述基于陶瓷固態(tài)電解質(zhì)的柔性陰極的制備方法中的所述沉積選自旋涂法、刮涂法、噴涂法和氣相沉積法中的一種或多種。

8.一種鋰空氣電池，其特征在于，包括：柔性陰極、光固化凝膠聚合物電解質(zhì)、鋰負(fù)極和具有開(kāi)閉功能的封裝外殼，所述鋰空氣電池由權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述鋰空氣電池的制備方法得到。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰空氣電池，其特征在于，所述鋰空氣電池的工作氣體為氧氣、二氧化碳、二氧化硫、含氧氣的混合氣體、含二氧化碳的混合氣體或含二氧化硫的混合氣體。