[发明专利]一种在锂金属表面原位构筑有机/无机物复合固体电解质层的方法及利用其制得的锂电池

权利要求书

1.一种在锂金属表面原位构筑有机/无机复合固体电解质层的方法，其特征在于，通过下述过程获得：

（1）将聚偏二氟乙烯（PVDF）溶解在乙二醇二甲醚（DME）中，120 ℃~140 ℃搅拌加热使聚偏二氟乙烯（PVDF）溶解，然后在溶液中加入硝酸锂（LiNO₃）和氟化锂（LiF），55~65 ℃磁力搅拌1~2 h后，即得到DPLL混合液，DME中PVDF的浓度为20~200 mg mL^-1；

（2）将DPLL混合液滴涂在锂片上，自然挥发后得到覆盖有机/无机复合固体电解质层的锂片 。

2.根据权利要求1所述的在锂金属表面原位构筑有机/无机复合固体电解质层的方法，其特征在于，LiNO₃在乙二醇二甲醚中的浓度为0.1~1 mol/L，LiF在乙二醇二甲醚中的分散量为0.1~1 mol/L。

3.权利要求1或2的方法制得的覆盖有机/无机复合固体电解质层的锂片。

4.利用权利要求3所述的覆盖有机/无机复合固体电解质层的锂片制得的锂对称电池，其特征在于，以覆盖有机/无机复合固体电解质层的锂片为正负极，以醚类电解液或酯类电解液为电解液，醚类电解液组成为：0.5~2 mol/L LiTFSI 的乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环混合溶液，乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环的体积比为1:1；酯类电解液组成为：0.5~2 mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯脂、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯混合溶液，碳酸乙烯脂、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的体积比为0.45:0.45:0.1。

5.利用权利要求3所述的覆盖有机/无机复合固体电解质层的锂片制得的锂硫电池，其特征在于，以涂覆有碳材料、粘结剂、硫的铝箔为正极，以覆盖有机/无机复合固体电解质层的锂片为负极，以0.5~2 mol/L LiTFSI 的乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环混合溶液为电解液，乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环的体积比为1:1；正极通过下述过程制得：取质量比为3:7的多孔碳和硫，放入研钵中研磨均匀，再在氩气保护下，在150~160 ℃加热10~15 h，得到负载硫的碳，把负载硫的碳、科琴碳黑、粘结剂以质量比8:1:1均匀混合在N-甲基吡咯烷酮中，然后涂覆在铝箔上，干燥，即得，硫在电极上的负载量为1.5~4 mg cm^-2。

6.利用权利要求3所述的覆盖有机/无机复合固体电解质层的锂片制得的磷酸铁锂电池或镍钴锰811电池，其特征在于，以负载磷酸铁锂或镍钴锰811的铝箔为正极，以覆盖有机/无机复合固体电解质层的锂片为负极，以醚类电解液或酯类电解液为电解液，醚类电解液组成为：0.5~2 mol/L LiTFSI 的乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环混合溶液，乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环的体积比为1:1；酯类电解液组成为：0.5~2 mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯脂、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯混合溶液，碳酸乙烯脂、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的体积比为0.45:0.45:0.1。

7.利用权利要求6所述的覆盖有机/无机复合固体电解质层的锂片制得的磷酸铁锂电池或镍钴锰811电池，其特征在于，负载磷酸铁锂或镍钴锰811的铝箔通过下述过程制得：将磷酸铁锂材料或镍钴锰811材料、聚偏氟乙烯、科琴碳黑按照质量比为8:1:1均匀混合在N-甲基吡咯烷酮中，然后用四面制备器均匀的拉在铝箔上，干燥，即得，磷酸铁锂在铝箔上的负载质量控制在3 mg cm^-2~6 mg cm^-2，镍钴锰811在铝箔上的负载质量控制在7.5 mg cm^-2~8.5 mg cm^-2。