一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法

一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法
1.技术领域：本发明属于固态锂金属电池领域，具体涉及一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，采用含陶瓷复合聚合物保护层的改性高压正极实现高能量密度。
2.

背景技术：
随着社会的发展，锂电池广泛应用于各类便携电子产品、电动汽车以及大型储能设备等。为了提高锂电池的安全性和能量密度，固态锂金属电池被认为是下一代锂电池的关键技术。其中固态锂金属电池主要由锂金属负极，固态电解质和正极材料组成，其中固态电解质分为无机陶瓷固态电解质和有机聚合物固态电解质。尽管无机陶瓷固态电解质具有高的离子电导率和电化学稳定窗口，但其脆性大，不易大规模生产以及严重的界面问题制约了其大规模的商业化应用。其中有机聚合物电解质又分为原位固态聚合物电解质和非原位固态聚合物电解质，原位固态聚合物电解质凭借简单的制备工艺、与电极极好的界面相容性和优异的长循环能力而受到广泛的研究和应用。
3.为了提高原位固态锂金属电池的能量密度，将高压的正极材料（如钴酸锂、高镍三元正极等）与锂金属电池进行适配，但是由于原位固态聚合物电解质本身电化学稳定窗口不高，在高压锂金属电池中易发氧化分解，进而降低锂金属电池的库伦效率，缩短循环寿命。因此解决原位固态锂金属电池中电解质在高压下易分解的问题，是实现高能量密度原位固态锂金属电池的关键技术。

技术实现要素：
本发明的目的在于，针对高压原位固态锂金属电池存在的电解质易氧化分解的问题，提出了一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法。本发明通过在高压正极表面原位生成一层含无机陶瓷粉体填充物的复合聚合物高压保护层，制备得到改性高压正极，其与原位固态聚合物电解质具有优异的相容性，同时保护电解质在高压正极表面不发生氧化分解。应用改性高压正极的原位固态锂金属电池实现了低阻抗、高库伦效率、高能量密度和长循环寿命。
4.本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，包括以下步骤：步骤1、采用流延法制备高压正极：1.1、按重量份数计，称量180-200 份氮甲基吡咯烷酮、8-10份聚偏氟乙烯粘结剂加入搅拌机中，搅拌速率1500-2000 r/min 搅拌1-2h得到pvdf溶液；1.2、向步骤1.1得到的溶液中加入8-10份导电炭黑继续以1500-2000 r/min的转速搅拌1
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2h；1.3、向步骤1.2得到的混合液中加入60-80份高压正极活性物质，继续以1500-2000 r/min的转速搅拌2-3h，得到浆料；1.4、将步骤1.3得到的浆料进行真空除泡、纱布过滤后，通过涂布机在铝箔上进行涂覆，涂覆厚度为60-200μm，烘干温度为100-140℃，涂布完成后在真空烘箱70-90 ℃中干燥18-30h，再进行辊压得到高压正极，使用时进行裁切得到正极；
步骤2、含陶瓷复合聚合物保护层的改性高压正极的制备：2.1、将第一锂盐溶解在第一单体中，450-550 r/min搅拌1.5-3 h，形成0.8-2 m锂盐溶液；2.2、向锂盐溶液中加入5-20份过筛的纳米陶瓷颗粒，先450-550 r/min搅拌1.5-3h，再超声分散1-3次，每次20-40 min，得到悬浮液；然后，加入0.2-1 份的热引发剂搅拌20-40 min得到均质前驱体固化液；2.3、将步骤2.2中的固化液以0.67-4μl/cm2滴加在高压正极表面，静置1-5 min后立马在100-140 ℃下进行原位固化0.5-2 h，热引发剂形成自由基引发第一单体原位聚合，最终形成一层含纳米陶瓷颗粒的复合聚合物保护层，即得到改性高压正极；步骤3、原位固态聚合物电解质的制备：3.1、将20-40份的第二单体和5-10份的交联剂混合搅拌20-40 min，得到混合液a；3.2、在混合液a中加入5-10份的第二锂盐，搅拌20-40 min混合均匀，得到的混合液b在2-8℃条件下存放；3.3、在混合液b中加入0.1-0.5份的热引发剂和39.5-69.9份的增塑剂，再搅拌20-40 min，得到固态电解质原位固化前驱液；步骤4、高压锂金属软包电池的制备：4.1、将锂箔裁成预定尺寸，焊接镍极耳；将改性高压正极裁成预定尺寸，焊接铝极耳，在焊接处使用绝缘胶带缠绕绝缘；4.2、将步骤4.1得到的锂金属负极依次与多孔骨架膜、步骤2中得到的改性高压正极层叠后，进行铝塑膜封装，封装温度为160-180 ℃，得到干电芯；4.3、将步骤3中得到的原位固化前驱液注入步骤4.2得到的干电芯中，注入的量为每1-1.5cm2多孔骨架膜注入32-50μl，然后再进行抽真空，封口，封口温度为160-180 ℃，得到注液后的电芯；4.4、将注液后的电芯，在室温下静置10-12 h，再在40-80 ℃下原位固化5h-24 h，原位生成固态聚合物电解质，最终得到基于原位固化的高压锂金属电池。
5.本发明的进一步改进在于：步骤1.3中，所述高压正极活性物质为钴酸锂、三元正极。
6.本发明的进一步改进在于：步骤2.2中，所述过筛的纳米陶瓷颗粒为li7la3zr2o
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zn(geo4)4、lizr2(po4)3、lipon纳米颗粒中的一种或几种，粉体粒径均小于200 nm。
7.本发明的进一步改进在于：第一锂盐和第二锂盐均为litfsi、lifsi、liclo4、lipf6、lidfob 、libob中的一种。
8.本发明的进一步改进在于：第一单体和第二单体均为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、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。
9.本发明的进一步改进在于：交联剂为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸甲酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种。
10.本发明的进一步改进在于：热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。所述增塑剂为0.8~5 m的锂盐溶液，溶质为litfsi、lifsi、lipf6、lidfob、
libob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。
11.本发明的进一步改进在于：多孔骨架膜为木质纤维素膜、电纺聚酰亚胺膜、玻璃纤维膜、电纺聚偏氟乙烯膜中的一种，厚度小于100 μm。
12.本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明提供了一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，采用高温原位固化的方式（100~140 ℃，保证无小分子残留）在高压正极表面生成一层致密的含陶瓷的复合聚合物保护层，同时采用原位固化的方式制备固态聚合物电解质，适配高理论比容量和低化学电位的锂金属负极制备得到安全、高能量密度的锂金属电池。本发明提出了一种根本有效的策略，解决了原位固态聚合物电解质体系无法匹配高压正极的缺陷，提高了锂金属电池的能量密度。
13.附图说明：图1为本发明所有实施例与所有对比例得到的锂金属电池中，高压保护层的作用原理示意图；图2为实施例2和对比例1的锂金属电池的交流阻抗图谱；图3为实施例2和对比例1的扣式锂金属电池第1圈的容量电压曲线；图4为实施例2和对比例1的扣式锂金属电池第2圈的容量电压曲线；图5为实施例2和对比例1的扣式锂金属电池第3圈的容量电压曲线；图6为实施例2和对比例1的扣式锂金属电池3圈充放电循环的库伦效率对比柱状图。
14.具体实施方式：为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
15.在本发明的描述中，需要理解的是，术语指示方位或位置关系，如为基于附图所示的方位或位置关系，仅为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构或单元必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
16.在本发明中，除另有明确规定和限定，如有
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连接”“设有”“具有”等术语应作广义去理解，例如可以是固定连接，可以是拆卸式连接，或一体式连接，可以说机械连接，也可以是直接相连，可以通过中间媒介相连，对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的基本含义。
17.一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，包括以下步骤：步骤1、采用流延法制备高压正极：1.1、按重量份数计，称量180-200 份氮甲基吡咯烷酮、8-10份聚偏氟乙烯粘结剂加入搅拌机中，搅拌速率1500-2000 r/min 搅拌1-2h得到pvdf溶液；1.2、向步骤1.1得到的溶液中加入8-10份导电炭黑继续以1500-2000 r/min的转速搅拌1-2h；1.3、向步骤1.2得到的混合液中加入60-80份高压正极活性物质，继续以1500-2000 r/min的转速搅拌2-3h，得到浆料；1.4、将步骤1.3得到的浆料进行真空除泡、纱布过滤后，通过涂布机在铝箔上进行
涂覆，涂覆厚度为60-200μm，烘干温度为100-140℃，涂布完成后在真空烘箱70-90 ℃中干燥18-30h，再进行辊压得到高压正极，使用时进行裁切得到正极；步骤2、含陶瓷复合聚合物保护层的改性高压正极的制备：2.1、将第一锂盐溶解在第一单体中，450-550 r/min搅拌1.5-3 h，形成0.8-2 m锂盐溶液；2.2、向锂盐溶液中加入5-20份过筛的纳米陶瓷颗粒，先450-550 r/min搅拌1.5-3h，再超声分散1-3次，每次20-40 min，得到悬浮液；然后，加入0.2-1 份的热引发剂搅拌20-40 min得到均质前驱体固化液；2.3、将步骤2.2中的固化液以0.67-4μl/cm2滴加在高压正极表面，静置1-5 min后立马在100-140 ℃下进行原位固化0.5-2 h，热引发剂形成自由基引发第一单体原位聚合，最终形成一层含纳米陶瓷颗粒的复合聚合物保护层，即得到改性高压正极；步骤3、原位固态聚合物电解质的制备：3.1、将20-40份的第二单体和5-10份的交联剂混合搅拌20-40 min，得到混合液a；3.2、在混合液a中加入5-10份的第二锂盐，搅拌20-40 min混合均匀，得到的混合液b在2-8℃条件下存放；3.3、在混合液b中加入0.1-0.5份的热引发剂和39.5-69.9份的增塑剂，再搅拌20-40 min，得到固态电解质原位固化前驱液；步骤4、高压锂金属软包电池的制备：4.1、将锂箔裁成预定尺寸，焊接镍极耳；将改性高压正极裁成预定尺寸，焊接铝极耳，在焊接处使用绝缘胶带缠绕绝缘；4.2、将步骤4.1得到的锂金属负极依次与多孔骨架膜、步骤2中得到的改性高压正极层叠后，进行铝塑膜封装，封装温度为160-180 ℃，得到干电芯；4.3、将步骤3中得到的原位固化前驱液注入步骤4.2得到的干电芯中，注入的量为每1-1.5cm2多孔骨架膜注入32-50μl，然后再进行抽真空，封口，封口温度为160-180 ℃，得到注液后的电芯；4.4、将注液后的电芯，在室温下静置10-12 h，再在40-80 ℃下原位固化5h-24 h，原位生成固态聚合物电解质，最终得到基于原位固化的高压锂金属电池。
18.进一步的，步骤1.3中，所述高压正极活性物质为钴酸锂、三元正极。
19.进一步的，步骤2.2中，所述过筛的纳米陶瓷颗粒为li7la3zr2o
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zn(geo4)4、lizr2(po4)3、lipon纳米颗粒中的一种或几种，粉体粒径均小于200 nm。
20.进一步的，第一锂盐和第二锂盐均为litfsi、lifsi、liclo4、lipf6、lidfob 、libob中的一种。
21.进一步的，第一单体和第二单体均为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、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。
22.进一步的，交联剂为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸甲酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种。
23.进一步的，热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。所
述增塑剂为0.8~5 m的锂盐溶液，溶质为litfsi、lifsi、lipf6、lidfob、libob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。
24.进一步的，多孔骨架膜为木质纤维素膜、电纺聚酰亚胺膜、玻璃纤维膜、电纺聚偏氟乙烯膜中的一种，厚度小于100 μm。
25.在本技术中，若制备高压锂金属电池，步骤4.1中将锂箔裁成48 mm*56 mm，焊接镍极耳，将改性高压正极裁成46 mm*54mm，焊接铝极耳，在焊接处使用绝缘胶带缠绕绝缘；若制备高压锂金属扣式电池，区别在于改性高压正极极片为直径14 mm的圆片，锂金属负极为直径15.4 mm的锂片，采用cr2025型号的电池壳，扣式电池压片压力为10 mpa，其余制备步骤完全相同。
26.实施例1一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，包括以下步骤：步骤1、采用流延法制备高压正极：1.1、按重量份数计，称量180份氮甲基吡咯烷酮、8份聚偏氟乙烯粘结剂加入搅拌机中，搅拌速率1500r/min 搅拌1h得到pvdf溶液；1.2、向步骤1.1得到的溶液中加入8份导电炭黑继续以1500r/min的转速搅拌1h；1.3、向步骤1.2得到的混合液中加入60份钴酸锂活性物质，继续以1500r/min的转速搅拌2h，得到浆料；1.4、将步骤1.3得到的浆料进行真空除泡、纱布过滤后，通过涂布机在铝箔上进行涂覆，涂覆厚度为60μm，烘干温度为100℃，涂布完成后在真空烘箱70℃中干燥18h，再进行辊压得到高压正极，使用时进行裁切得到正极；步骤2、含陶瓷复合聚合物保护层的改性高压正极的制备：2.1、将litfsi溶解在甲基丙烯酸甲酯中，450r/min搅拌1.5 h，形成0.8m锂盐溶液；2.2、向锂盐溶液中加入5份过筛的纳米陶瓷颗粒li7la3zr2o
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=200 nm），先450r/min搅拌1.5h，再超声分散1次，每次20min，得到悬浮液；然后，加入0.2份的偶氮二异丁腈搅拌20min得到均质前驱体固化液；2.3、将步骤2.2中的固化液以0.67μl/cm2滴加在高压正极表面，静置1min后立马在100℃下进行原位固化0.5 h，热引发剂形成自由基引发第一单体原位聚合，最终形成一层含纳米陶瓷颗粒的复合聚合物保护层，即得到改性高压正极；步骤3、原位固态聚合物电解质的制备：3.1、将20份的碳酸亚乙烯酯和5份的季戊四醇四丙烯酸酯混合搅拌20 min，得到混合液a；3.2、在混合液a中加入5份的litfsi，搅拌20min混合均匀，得到的混合液b在2℃条件下存放；3.3、在混合液b中加入0.1份的偶氮二异丁腈和39.5份的增塑剂（1 m litfsi溶解在dol/dme=1: 1中），再搅拌20min，得到固态电解质原位固化前驱液；步骤4、高压锂金属软包电池的制备：4.1、将锂箔裁成预定尺寸，焊接镍极耳；将改性高压正极裁成预定尺寸，焊接铝极
耳，在焊接处使用绝缘胶带缠绕绝缘；4.2、将步骤4.1得到的锂金属负极依次与聚酰亚胺膜（厚22 um）、步骤2中得到的改性高压正极层叠后，进行铝塑膜封装，封装温度为160℃，得到干电芯；4.3、将步骤3中得到的原位固化前驱液注入步骤4.2得到的干电芯中，注入的量为每1cm2聚酰亚胺膜注入32μl，然后再进行抽真空，封口，封口温度为160℃，得到注液后的电芯；4.4、将注液后的电芯，在室温下静置10h，再在40℃下原位固化5h，原位生成固态聚合物电解质，最终得到基于原位固化的高压锂金属电池。
27.步骤5、将得到的高压锂金属电池在land充放电仪上进行充放电测试，倍率0.1 c循环3圈。
28.实施例2一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，包括以下步骤：步骤1、采用流延法制备高压正极：1.1、按重量份数计，称量200份氮甲基吡咯烷酮、10份聚偏氟乙烯粘结剂加入搅拌机中，搅拌速率2000 r/min 搅拌2h得到pvdf溶液；1.2、向步骤1.1得到的溶液中加入10份导电炭黑继续以2000 r/min的转速搅拌2 h；1.3、向步骤1.2得到的混合液中加入80份钴酸锂活性物质，继续以2000 r/min的转速搅拌3h，得到浆料；1.4、将步骤1.3得到的浆料进行真空除泡、纱布过滤后，通过涂布机在铝箔上进行涂覆，涂覆厚度为200μm，烘干温度为140℃，涂布完成后在真空烘箱90 ℃中干燥30h，再进行辊压得到高压正极，使用时进行裁切得到正极；步骤2、含陶瓷复合聚合物保护层的改性高压正极的制备：2.1、将litfsi溶解在碳酸亚乙烯酯中，550 r/min搅拌3 h，形成2m锂盐溶液；2.2、向锂盐溶液中加入20份过筛的陶瓷颗粒li7la3zr2o
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（d
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=200 nm），先550 r/min搅拌3h，再超声分散3次，每次40 min，得到悬浮液；然后，加入1 份的偶氮二异丁腈搅拌40 min得到均质前驱体固化液；2.3、将步骤2.2中的固化液以4μl/cm2滴加在高压正极表面，静置5 min后立马在140 ℃下进行原位固化2 h，热引发剂形成自由基引发第一单体原位聚合，最终形成一层含纳米陶瓷颗粒的复合聚合物保护层，即得到改性高压正极；步骤3、原位固态聚合物电解质的制备：3.1、将40份的碳酸亚乙烯酯和10份的季戊四醇四丙烯酸酯混合搅拌40 min，得到混合液a；3.2、在混合液a中加入10份的litfsi，搅拌40 min混合均匀，得到的混合液b在8℃条件下存放；3.3、在混合液b中加入0.5份的偶氮二异丁腈和69.9份的增塑剂（1 m litfsi溶解在dol/dme=1: 1中），再搅拌40 min，得到固态电解质原位固化前驱液；步骤4、高压锂金属软包电池的制备：4.1、将锂箔裁成预定尺寸，焊接镍极耳；将改性高压正极裁成预定尺寸，焊接铝极
耳，在焊接处使用绝缘胶带缠绕绝缘；4.2、将步骤4.1得到的锂金属负极依次与聚酰亚胺膜（厚22 um）、步骤2中得到的改性高压正极层叠后，进行铝塑膜封装，封装温度为180 ℃，得到干电芯；4.3、将步骤3中得到的原位固化前驱液注入步骤4.2得到的干电芯中，注入的量为每1.5cm2聚酰亚胺膜注入50μl，然后再进行抽真空，封口，封口温度为180 ℃，得到注液后的电芯；4.4、将注液后的电芯，在室温下静置12 h，再在80 ℃下原位固化24 h，原位生成固态聚合物电解质，最终得到基于原位固化的高压锂金属电池。
29.步骤5、将得到的高压锂金属电池在land充放电仪上进行充放电测试，倍率0.1 c循环3圈。
30.实施例3一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，包括以下步骤：步骤1、采用流延法制备高压正极：1.1、按重量份数计，称量190份氮甲基吡咯烷酮、9份聚偏氟乙烯粘结剂加入搅拌机中，搅拌速率1800 r/min 搅拌1.5h得到pvdf溶液；1.2、向步骤1.1得到的溶液中加入9份导电炭黑继续以1800 r/min的转速搅拌1.5 h；1.3、向步骤1.2得到的混合液中加入70份钴酸锂活性物质，继续以1800r/min的转速搅拌2.5h，得到浆料；1.4、将步骤1.3得到的浆料进行真空除泡、纱布过滤后，通过涂布机在铝箔上进行涂覆，涂覆厚度为80μm，烘干温度为120℃，涂布完成后在真空烘箱80 ℃中干燥24h，再进行辊压得到高压正极，使用时进行裁切得到正极；步骤2、含陶瓷复合聚合物保护层的改性高压正极的制备：2.1、将litfsi溶解在碳酸亚乙烯酯中，500r/min搅拌2h，形成1m锂盐溶液；2.2、向锂盐溶液中加入10份过筛的li
6.4
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1.4
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0.6o12
，先500r/min搅拌2h，再超声分散3次，每次30min，得到悬浮液；然后，加入0.8份的偶氮二异丁腈搅拌30min得到均质前驱体固化液；2.3、将步骤2.2中的固化液以2μl/cm2滴加在高压正极表面，静置3 min后立马在120 ℃下进行原位固化1h，热引发剂形成自由基引发第一单体原位聚合，最终形成一层含纳米陶瓷颗粒的复合聚合物保护层，即得到改性高压正极；步骤3、原位固态聚合物电解质的制备：3.1、将30份的碳酸亚乙烯酯和8份的季戊四醇四丙烯酸酯混合搅拌30 min，得到混合液a；3.2、在混合液a中加入8份的litfsi，搅拌30 min混合均匀，得到的混合液b在5℃条件下存放；3.3、在混合液b中加入0.3份的偶氮二异丁腈和50份的增塑剂（1 m litfsi溶解在dol/dme=1: 1中），再搅拌30min，得到固态电解质原位固化前驱液；步骤4、高压锂金属软包电池的制备：4.1、将锂箔裁成预定尺寸，焊接镍极耳；将改性高压正极裁成预定尺寸，焊接铝极
耳，在焊接处使用绝缘胶带缠绕绝缘；4.2、将步骤4.1得到的锂金属负极依次与聚酰亚胺膜（厚22 um）、步骤2中得到的改性高压正极层叠后，进行铝塑膜封装，封装温度为170 ℃，得到干电芯；4.3、将步骤3中得到的原位固化前驱液注入步骤4.2得到的干电芯中，注入的量为每1.2cm2多孔骨架膜注入40μl，然后再进行抽真空，封口，封口温度为170 ℃，得到注液后的电芯；4.4、将注液后的电芯，在室温下静置10h，再在60℃下原位固化15 h，原位生成固态聚合物电解质，最终得到基于原位固化的高压锂金属电池；步骤5、将得到的高压锂金属电池在land充放电仪上进行充放电测试，倍率0.1 c循环3圈。
31.对比例1本对比例与实施例2相比，区别在于：省去步骤2中改性高压正极的制备，即不对步骤1中制备的高压正极做任何处理进行电池组装，其余步骤与实施例2完全相同。
32.设置对比例1，目的在于说明本发明复合聚合物高压保护层在原位固态聚合物电解质体系中能够保护电解质在高压正极表面不会发生氧化分解反应，高压锂金属电池能够正常工作。
33.本技术依次对实施例1、实施例2、实施例3以及对比例1在land测试仪上0.1c循环测试，实施例1的首圈库伦效率为85.3%，实施例2的首圈库伦效率为90.21%，实施例3的首圈库伦效率为87.96%，对比例1的首圈库伦效率为81.10%，因此实施例2为最佳实施例。
34.图1为高压保护层的作用原理示意图，表明高压保护层能有效避免原位固态聚合物电解质在高压正极表面发生氧化分解。图2为实施例1和对比例1的高压锂金属扣式电池的交流阻抗图谱，表明保护层对界面阻抗无明显影响，即保护层与电解质和高压正极的界面相容性较优。图3、图4、图5为高压锂金属扣式电池前3圈的容量电压曲线，表明在循环过程中，无高压保护层的锂金属电池会发生明显的过充现象，同时容量会发生快速的衰减。图6为图3、图4、图5相对于的库伦效率的对比柱状图，表明高压保护层能够有效避免电解质的分解，提高高压锂金属电池的库伦效率。
35.本发明提供了一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，采用高温原位固化的方式（100~140 ℃，保证无小分子残留）在高压正极表面生成一层致密的含陶瓷的复合聚合物保护层，同时采用原位固化的方式制备固态聚合物电解质，适配高理论比容量和低化学电位的锂金属负极制备得到安全、高能量密度的锂金属电池。本发明提出了一种根本有效的策略，解决了原位固态聚合物电解质体系无法匹配高压正极的缺陷，提高了锂金属电池的能量密度。
36.本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。