技术特征：
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180-200 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1-2 h；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。2.根据权利要求1所述一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，其特征在于，所述步骤1.3中，所述高压正极活性物质为钴酸锂、三元正极。3.根据权利要求2所述一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，其特征在于，
所述步骤2.2中，所述过筛的纳米陶瓷颗粒为li7la3zr2o
12
、li
6.4
la3zr
1.4
ta
0.6
o
12
、li5la3m2o
12
（m=ta或nb）、li
10
gep2s
12
、in
0.25
o
12
、li3n、li
14
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。4. 根据权利要求3所述一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，其特征在于，所述第一锂盐和第二锂盐均为litfsi、lifsi、liclo4、lipf6、lidfob 、libob中的一种。5.根据权利要求4所述一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，其特征在于，所述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。6.根据权利要求5所述一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，其特征在于，所述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。7.根据权利要求6所述一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，其特征在于，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。8.根据权利要求7所述一种基于原位固化的高压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、电纺聚偏氟乙烯膜中的一种，厚度小于100 μm。
技术总结
本发明涉及一种基于原位固化的高压锂金属电池的制备方法，具体步骤包括：步骤1、采用流延法制备高压正极；步骤2、含陶瓷复合聚合物保护层的改性高压正极的制备；步骤3、原位固态聚合物电解质的制备；步骤4、高压锂金属软包电池的制备。本发明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，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。高能量密度和长循环寿命。高能量密度和长循环寿命。
技术研发人员：徐自强 张兴伟 方梓烜 李际洋 吴孟强
受保护的技术使用者：电子科技大学长三角研究院（湖州）
技术研发日：2022.12.09
技术公布日：2023/4/5