[发明专利]一种基于原位固化的锂金属电池的制备方法

权利要求书

1.一种基于原位固化的锂金属电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对锂金属负极表面进行预处理；

1.1将第一路易斯酸加入二甲亚砜中，搅拌混合均匀，得到混合液A；其中，第一路易斯酸在二甲亚砜中的含量为0.1～0.5wt.％；

1.2将步骤1.1得到的混合液A滴加至锂金属负极表面，每1cm²锂金属负极上滴加20～50μL的混合液A，保持5～10s；

1.3用四氢呋喃清洗步骤1.2处理后的锂金属负极，并置于手套箱中干燥；

步骤2、固态电解质原位固化前驱液的制备；

2.1将10～20质量份的单体和2～8质量份的多官能团交联剂混合，搅拌混合均匀，得到混合液B；

2.2在混合液B中加入1～5质量份的锂盐，搅拌混合均匀，得到的混合液C在2～8℃条件下存放；

2.3在混合液C中加入1.56～3.96质量份的第二路易斯酸，搅拌，得到混合液D；

2.4在混合液D中加入0.02～0.14质量份的引发剂和62.90～85.24质量份的增塑剂，搅拌，得到固态电解质原位固化前驱液；

步骤3、将正极极片、多孔骨架膜和步骤1处理后的锂金属负极依次层叠后，铝塑膜封装得到带多孔骨架膜的电芯；然后在带多孔骨架膜的电芯中注入步骤2配制的原位固化前驱液，每1cm²中加入20～50μL，在45～80℃温度下原位固化0.5h～8h，形成固态电解质，完成基于原位固化的锂金属电池的制备。

2.根据权利要求1所述的基于原位固化的锂金属电池的制备方法，其特征在于，所述第一路易斯酸为CuCl₂、CuI₂、FeCl₃、AlCl₃、AlBr₃、AlI₃中的一种；所述第二路易斯酸为CuF₂、AlF₃、FeF₃中的一种。

3.根据权利要求1所述的基于原位固化的锂金属电池的制备方法，其特征在于，所述单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、碳酸乙烯亚乙酯、碳酸亚乙烯酯中的一种；所述多官能团交联剂为季戊四醇四丙烯酸酯、低聚乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种；所述锂盐为LiTFSI、LiFSI、LiClO₄、LiPF₆、LiDFOB、LiBOB中的一种。

4.根据权利要求1所述的基于原位固化的锂金属电池的制备方法，其特征在于，所述增塑剂为0.8～4mol/L的锂盐溶液，锂盐溶液的溶质为LiTFSI、LiFSI、LiClO₄、LiPF₆、LiDFOB、LiBOB中的一种或两种，溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、1,3-二氧戊烷、乙二醇二甲醚、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或几种；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈中的一种。

5.根据权利要求1所述的基于原位固化的锂金属电池的制备方法，其特征在于，所述多孔骨架膜为木质纤维素膜、电纺聚酰亚胺膜、玻璃纤维膜、聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、电纺聚偏氟乙烯膜中的一种，厚度小于100μm；正极极片的活性物质为磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰三元正极、硫正极中的一种。