[发明专利]光辅助宽温固态锂空气电池及其制备方法

权利要求书

1.光辅助宽温固态锂空气电池，其特征在于，包括：锂负极、致密固态电解质层和一个多孔固态电解质层搭载光催化剂的多功能光正极，所述致密固态电解质层的厚度可调小至100μm，致密固态电解质层与多孔固态电解质层构成一体化框架可担载各种光正极催化剂。

2.根据权利要求1所述的光辅助宽温固态锂空气电池，其特征在于，所述光正极催化剂是一种或者多种金属或一种或多种有机/无机半导体复合的零维、一维、二维、三维催化剂，所述金属纳米粒子包括金、银、铜、铂等纳米粒子，所述半导体包括二氧化钛、硫化铟、氮化碳、钙钛矿等材料。

3.光辅助宽温固态锂空气电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：全光谱吸收利用光正极催化剂的制备；

步骤2：一体化双层多孔正极复合电解质框架的制备；

步骤3：光辅助宽温固态锂-气体电池的制备。

4.根据权利要求3所述的光辅助宽温固态锂空气电池的制备方法，其特征在于，所述全光谱吸收利用光正极催化剂的制备方法包括以下步骤：

步骤1.1：制备海胆状空心球壳二氧化钛纳米颗粒；

步骤1.2：在步骤1.1得到的海胆状空心球壳二氧化钛纳米颗粒表面生长金纳米粒子。

5.根据权利要求4所述的光辅助宽温固态锂空气电池的制备方法，其特征在于，所述步骤1.1中的海胆状空心球壳二氧化钛纳米颗粒的制备方法包括：

步骤1.1.1：将乙醇和乙腈按照3：2混合，并加入氨水和水来调控二氧化钛球的尺寸大小，随后快速加入钛源，匀速搅拌4-8小时后，离心，乙醇洗1-3次，水洗1-3次，并干燥得到白色粉末；

步骤1.1.2：将步骤1.1.1中得到白色粉末分散到水溶液中，并加入刻蚀剂和聚乙烯吡咯烷酮来调控海胆状空心球壳二氧化钛的形貌，搅拌均匀后转移至反应釜，在100-120℃下反应3-5小时后，离心，1mM氢氧化钠洗1-3次，水洗1-3次，并干燥得到白色粉末。

6.根据权利要求5所述的光辅助宽温固态锂空气电池的制备方法，其特征在于，所述步骤1.2具体操作步骤包括：

步骤1.2.1：将步骤1.1.2中制备的海胆状空心球壳二氧化钛分散在水溶液中，加入0.5-5mM氯金酸后，调节pH＝6-8，在氙灯下光照5-120分钟，离心后干燥，得到紫色粉末；

步骤1.2.2：将步骤1.2.1中制备的紫色粉末在300-500摄氏度下退火1-3小时，得到Au@TiO₂。

7.根据权利要求3所述的光辅助宽温固态锂空气电池的制备方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：

步骤2.1：制备LAGP固态电解质纳米颗粒；

步骤2.2：将步骤2.1中得到的LAGP纳米颗粒在30MPa下加压5分钟，在900℃下退火得到致密电解质层；

步骤2.3：将步骤2.1中得到的LAGP纳米颗粒与造孔剂混合，将混合粉末在30MPa下加压5分钟，在900℃下退火得到多孔LAGP骨架；

步骤2.4：将步骤2.1中得到的LAGP纳米颗粒在30MPa下加压5分钟,将LAGP纳米颗粒与造孔剂混合，并将混合粉末用旋涂或加压方式，与致密电解质层结合，在900℃下退火得到双层一体化LAGP骨架；

步骤2.5：将步骤1.2.2得到的Au@TiO₂分散到溶液中，负载在双层一体化LAGP骨架，在保护气氛围下退火得到一体化双层Au@TiO₂/Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃(LAGP)/LAGP(ATLL)框架。