[发明专利]利用3D打印制备固态锂离子电池的方法及得到的锂离子电池

权利要求书

1.一种利用3D打印制备固态锂离子电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、取正极、负极和复合电解质墨水分别在磁力搅拌机上搅拌均匀，分别得到正极墨水、负极墨水和复合电解质墨水；

S2、将正极墨水置于3D打印机针筒中，设置打印机参数，在玻璃基板上逐层打印并同时进行光固化，得到3D打印正极；

S3、将复合电解质墨水置于3D打印机针筒中，设置打印机参数，在S2打印出来的正极表面逐层打印并同时进行光固化，得到与正极表面紧密结合的电解质；

S4、将负极墨水置于3D打印机针筒中，设置打印机参数，在S3打印出来的电解质表面逐层打印并同时进行光固化，得到与电解质表面紧密结合的负极，进而得到正极/电解质/负极电池结构件；

S5、将S4得到的电池结构件从玻璃板上剥离，外层打印封装，封装材料为光敏环氧树脂，即得。

2.如权利要求1所述的利用3D打印制备固态锂离子电池的方法，其特征在于，所述正极墨水、负极墨水和复合电解质墨水中均含有光固化功能剂，所述光固化功能剂包括聚合物单体和光引发剂，聚合物单体和光引发剂的质量比为50-150:1。

3.如权利要求2所述的利用3D打印制备固态锂离子电池的方法，其特征在于，所述聚合物单体选自丙烯酸羟乙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、环氧环己烷、乙氧基化三甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯中的一种或多种；所述光引发剂为三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基1-苯基1-丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2，2-二羟甲基丙酸、二甲苯酮中的一种或多种。

4.如权利要求3所述的利用3D打印制备固态锂离子电池的方法，其特征在于，按质量百分数计，所述正极墨水包括1％-10％的光固化功能剂、75％-90％的正极活性材料、2％-10％的导电剂和1％-8％的分散剂，所述正极活性材料选自钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元、镍钴铝材料、锰基富锂材料中的一种或多种；所述导电剂选自导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、乙炔黑、石墨烯、碳纤维中的一种或多种；所述分散剂选自聚丙烯酸、乙腈、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、乙醇、丙三醇、碳酸乙烯、碳酸丙烯中的一种或多种。

5.如权利要求3所述的利用3D打印制备固态锂离子电池的方法，其特征在于，按质量百分数计，所述负极墨水包括1％-10％的光固化功能剂、75％-90％的负极活性材料、2％-10％的导电剂和1％-8％的分散剂，所述负极活性材料选自石墨、硅碳、钛酸锂中的一种或多种；所述导电剂选自导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、乙炔黑、石墨烯、碳纤维中的一种或多种；所述分散剂选自聚丙烯酸、乙腈、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、乙醇、丙三醇、碳酸乙烯、碳酸丙烯中的一种或多种。

6.如权利要求3所述的利用3D打印制备固态锂离子电池的方法，其特征在于，以质量百分数计，所述复合电解质墨水包括1％-10％的光固化功能剂、45％-75％的聚合物、1％-20％的锂盐、1％-20％的离子导电粉体和1％-10％的有机溶剂，所述聚合物选自聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氧化乙烯、聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙酸乙酯、聚乙二醇二乙烯醚、聚己内酯中的一种或多种；所述锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双草酸硼酸锂、六氟砷酸锂、二草酸硼酸锂、三氟甲磺酸锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种；所述离子导电粉体选自锂镧锆氧化合物、锂镧钛氧化合物、磷酸钛铝锂化合物、磷酸锗铝锂化合物中的一种或多种；所述有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、甲酸甲酯、二甲氧基甲烷、碳酸乙烯、碳酸丙烯中的一种或多种。

7.如权利要求1-6任一所述的利用3D打印制备固态锂离子电池的方法，其特征在于，在进行光固化时，光固化所用的光源波长范围为100nm-500nm，强度为1000mW/cm²-4000 mW/cm²。