电极与全固态电池及其制备方法与锂离子电池与流程

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电极与全固态电池及其制备方法与锂离子电池。

背景技术

二次电池，又称可充电电池，例如锂电池，是新一代的储能电源，随着可充电电池技术的不断更新和发展，目前可充电电池已广泛应用在生活中的各个领域中，尤其是在新能源汽车、电网储能、特种车以及通信基站等领域有很大的应用前景。

液态电解质组成的可充电电池的结构一般包括依次叠层设置的正极、电解液、隔膜以及负极。全固态可充电电池的结构一般包括依次叠层设置的正极、固态电解质和负极。其中正极和负极分别包括集流体和涂覆在集流体表面的正极活性材料或负极活性材料，集流体一般为铝箔或铜箔，该部分为电池的非活性成分，主要作用为用于传输载流子。在每个可充电电池的电芯单元中就有两层集流体(分别为正极集流体和负极集流体)，集流体的重量占据总的二次电池重量的10％以上，随着二次电池中正极和负极设置层数的增加，这部分的重量也随之增大。

在评价可充电电池的电性能指标时，能量密度是一个重要的参考指标。以电动汽车为例，重量又轻容量又大的电池才能满足电动汽车的要求，搭载同样重量的电池，能量密度越高车才会跑得越远。因此，如何提高二次电池的能量密度成为目前二次电池的研究热点。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种电极及其制备方法，利用该电极组装可充电电池能够解决现有技术中的可充电电池能量密度低的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种全固态电池及其制备方法，以缓解现有技术的全固态电池能量密度低的问题。

本发明的第三目的在于提供一种包含液态电解质的锂离子电池，以缓解现有技术的锂离子电池能量密度低的问题。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种电极，所述电极包括作为框架支撑体的导电泡沫材料和填充于所述导电泡沫材料孔隙内的电极活性材料；其中，所述电极活性材料为正极活性材料或负极活性材料。

进一步的，所述导电泡沫材料为泡沫炭或泡沫金属；

优选地，所述导电泡沫材料的开孔率≥95％。

一种电极的制备方法，将作为框架支撑体的导电泡沫材料浸泡于含有电极活性材料的溶液中，经干燥后得到电极；其中，所述电极活性材料为正极活性材料或负极活性材料。

进一步的，所述泡沫导电材料为泡沫炭或泡沫金属。

进一步的，所述泡沫炭为将具有泡沫结构的聚合物进行碳化处理后得到；

优选地，所述聚合物为三聚氰胺或三聚氰胺衍生物；其中，碳化温度为600～900℃，碳化时间为1～6h。

一种全固态电池，包括负极、正极和电解质；其中，

所述正极包括导电泡沫材料和填充于所述导电泡沫材料孔隙内的正极活性材料；

所述负极为泡沫炭，或，所述负极包括导电泡沫材料和填充于所述导电泡沫材料孔隙内的负极活性材料。

进一步地，所述固态电解质包覆于所述正极表面和/或所述负极表面。

进一步的，所述导电泡沫材料为泡沫炭或泡沫金属；

优选地，所述导电泡沫材料的开孔率≥95％。

一种全固态电池的制备方法，包括步骤：

步骤s1：将导电泡沫材料浸泡于含有负极活性材料的溶液中，干燥后得到负极，或直接将泡沫炭作为负极；

步骤s2：将导电泡沫材料浸泡于含有正极活性材料的溶液中，干燥后得到正极；

步骤s3：将正极和/或负极浸泡于含有固态电解质和粘结剂的溶液中，干燥后完成电极的电解质包覆；

步骤s4：将正极和负极叠加后利用热压方式进行组装，其中，温度为240～290℃，压力为5～20mpa，时间为0.5～2h。

进一步的，所述导电泡沫材料为泡沫炭或泡沫金属；

优选地，所述导电泡沫材料的开孔率≥95％。

一种锂离子电池，包括：负极、正极、电解液和隔膜；其中，

所述正极包括导电泡沫材料和填充于所述导电泡沫材料孔隙内的正极活性材料；

所述负极为泡沫炭，或，所述负极包括导电泡沫材料和填充于所述导电泡沫材料内的负极活性材料；

优选地，所述导电泡沫材料为泡沫炭或泡沫金属；

优选地，所述导电泡沫材料的开孔率≥95％。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的电极采用作为框架支撑体的导电泡沫材料作为基体，然后将电极活性材料填充于该导电泡沫材料中。该结构中用导电泡沫材料替代了原有的集流体，由于导电泡沫材料为多孔结构，其体积密度非常低，与传统集流体结构的电极相比，制备同等厚度的电极，需要的非活性物质的重量显著降低，因此利用导电泡沫材料作为电极活性材料的载体可以显著降低电极的重量，进而提升可充电电池的能量密度。

本发明提供的全固态电池中，正极和/或负极均可采用上述电极结构，其中，正极包括作为框架支撑体的导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料孔隙内的正极活性材料；负极为泡沫炭，或者，负极包括作为框架支撑体的导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料孔隙内的负极活性材料。该全固态电池中，同样用导电泡沫材料代替了原有的集流体直接作为导电电极或电极活性材料的载体，由于导电泡沫材料的体积密度远低于金属箔片的体积密度，因此，利用导电泡沫材料直接作为电极或作为电极活性材料的载体，可以有效减轻整个全固态电池的重量，进而提高全固态电池的能量密度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施方式中导电泡沫材料的sem结构示意图；

图2为本发明一种实施方式的锂离子电池的结构示意图；

图3为本发明一种实施方式的全固态电池的结构示意图。

其中，10-铝塑膜；20-负极；30-正极；40-电解液；50-隔膜；60-固态电解质。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一方面，本发明提供了一种电极，包括作为框架支撑体的导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料孔隙内的电极活性材料，其中，电极活性材料为正极活性材料或负极活性材料。

本发明提供的电极采用作为框架支撑体的导电泡沫材料作为基体，然后将电极活性材料填充于该导电泡沫材料的孔隙中。该结构中用导电泡沫材料替代了原有的集流体，由于导电泡沫材料为多孔结构，其体积密度非常低，与传统集流体结构的电极相比，制备同等厚度的电极，需要的非活性物质的重量显著降低，因此利用导电泡沫材料作为电极活性材料的载体可以显著降低电极的重量，进而提升可充电电池的能量密度。

本发明中，导电泡沫材料具有三维框架结构，例如，其结构可以采用如图1所示的结构，该三维框架结构的内部以及表面存在大量的孔洞，开孔率例如可以在90％以上，同时，该三维框架结构具有一定的刚性，能够负载电极活性材料而不会使其自身的结构崩塌。

本发明中的电极可以为正极也可以为负极，当电极为正极时，该正极为导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料孔隙内的正极活性材料，例如，正极活性材料可以为锂盐、钠盐、锌盐、硫或金属硫化物等；当电极为负极时，该负极为导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料孔隙内的负极活性材料，例如可以为碱金属及其合金、硅负极材料或硅碳负极材料等。其中，正极活性材料或负极活性材料可以根据电池的具体类型进行选择，在此不做具体限定。

本发明中，导电泡沫材料例如可以为泡沫炭或泡沫金属，优选为泡沫炭。泡沫炭和泡沫金属均具有导电性且具有一定的刚性，作为泡沫结构可以在泡沫的孔隙中填充电极活性材料。由于泡沫炭的密度更小，可以进一步降低导电泡沫材料的重量，因此，本发明中，导电泡沫材料优选为泡沫炭。

在本发明的一些实施方式中，导电泡沫材料的开孔率≥95％，优选为98％。导电泡沫材料的开孔率越高，其能负载的电极活性材料量会越多，可以进一步提高电池的能量密度。

另一方面，本发明提供了一种上述电极的制备方法，将作为框架支撑体的导电泡沫材料浸泡于含有电极活性材料的溶液中，经干燥后得到电极；其中，所述电极活性材料为正极活性材料或负极活性材料。

本发明中，在配置电极活性材料的溶液时可以添加一些粘结剂，粘结剂可以选用聚碳酸酯类粘结剂，如聚碳酸乙烯酯、聚碳酸亚乙烯酯或聚碳酸丙烯酯等中的一种或几种。该类聚合物绿色环保、可生物降解。溶剂可以为无水乙腈、苯、苯甲醚或无水乙醇等中的一种。

含有电极活性材料的溶液的配置方法例如可以为：将粘结剂溶于溶剂中，然后加入电极活性材料，搅拌均匀后，得到具有一定粘性的均质溶液，然后将导电泡沫材料浸入到上述溶液中常温干燥；之后再重复以上步骤几次，使电极活性材料的负载量达到最大。其中，粘结剂与电极活性材料的质量比为3～6:100。

在本发明的一些实施方式中，导电泡沫材料例如可以为泡沫炭或泡沫金属，泡沫炭和泡沫金属均具有导电性且具有一定的刚性，作为泡沫结构可以在泡沫的孔隙中填充电极活性材料。由于泡沫炭的密度更小，可以进一步降低导电泡沫材料的重量，因此，本发明中，导电泡沫材料优选为泡沫炭。

在本发明的一些实施方式中，泡沫炭为将具有泡沫结构的聚合物进行碳化处理后得到。进一步的，可以利用海绵状结构的聚合物进行碳化处理，得到导电泡沫材料。其中，聚合物可以为三聚氰胺、三聚氰胺衍生物、聚乙烯、聚氨酯或聚苯乙烯等等，优选为三聚氰胺或三聚氰胺衍生物。由于三聚氰胺泡沫和三聚氰胺衍生物泡沫具有更高的开孔率，因此，当聚合物选用三聚氰胺泡沫和三聚氰胺衍生物泡沫时，得到的导电泡沫材料的开孔率更高。泡沫结构的聚合物经碳化处理后其泡沫框架结构不会发生崩塌变形，即碳化后仍具有大量的空洞，同时有足够强的导电性。而利用本身呈海绵状结构的聚合物进行碳化处理，得到的孔洞分布更为均匀一致。碳化处理的过程例如可以为，在保护气氛下，将泡沫结构的三聚氰胺或三聚氰胺衍生物进行碳化处理，得到导电泡沫材料，即泡沫炭；其中碳化温度为600～900℃，优选为700～800℃，碳化时间1～6h，优选为2～4h。利用该方法得到的导电泡沫材料开孔率高达99％以上，其sem图如图1所示，从图1中可以看出，该泡沫炭的开孔率非常高，且孔洞分布均匀一致，炭材料之间形成三维网状连接结构，使其仍然保有比较高的导电率。

第三方面，本发明提供了一种全固态电池，包括负极、正极和电解质；其中，

正极包括导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料孔隙内的正极活性材料；

负极为泡沫炭，或，负极包括导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料孔隙内的负极活性材料；

固态电解质包覆于正极表面和/或负极表面。

本发明提供的全固态电池中，正极和/或负极均可采用上述电极结构，其中，正极包括作为框架支撑体的导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料孔隙内的正极活性材料；负极为泡沫炭，或者，负极包括作为框架支撑体的导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料孔隙内的负极活性材料。该全固态电池中，同样用导电泡沫材料代替了原有的集流体直接作为导电电极或电极活性材料的载体，由于导电泡沫材料的体积密度远低于金属箔片的体积密度，因此，利用导电泡沫材料直接作为电极或作为电极活性材料的载体，可以有效减轻整个全固态电池的重量，进而提高全固态电池的能量密度。

在传统的全固态电池中，正极、负极和固态电解质之间存在大量的空隙，为了避免正极与负极之间发生短路现象，固态电解质的宽度要比正负极宽出几个毫米，同时在极耳引出的一侧还要留出一定的空间用于焊接极耳，这浪费了大量的空间，导致电池体积能量密度的降低。

为解决上述问题，在本发明中，固态电解质包覆于正极表面和/或负极表面。

固态电解质以包覆的形式设置于负极或正极的表面，可以减少负极与电解质或正极与电解质之间的距离，提高其接触的紧密度。该结构完全不同于传统意义上的正极、负极和电解质之间的设计结构，取而代之的是负极、正极和电解质交叉在一起，极大地减少了电池内部的空间浪费，从而提升了电池的质量能量密度和体积能量密度。

例如，在本发明的一些实施方式中，负极为导电泡沫材料，正极为导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料内的正极活性材料；固态电解质包覆于负极表面。

在负极表面均匀包覆一层固态电解质，可以使正负极之间的距离非常近，此时，要求固态电解质的包覆不存在任何瑕疵，否则会容易导致电池短路；同时包覆的电解质层还不能太厚，使负极保持原有的开孔结构。

本发明中，导电泡沫材料例如可以为泡沫炭或泡沫金属，优选为泡沫炭。泡沫炭和泡沫金属均具有导电性且具有一定的刚性，作为泡沫结构后可以在泡沫的孔隙中填充电极活性材料。由于泡沫炭的密度更小，可以进一步降低导电泡沫材料的重量，因此，本发明中，导电泡沫材料优选为泡沫炭。

导电泡沫材料，尤其是泡沫炭，其材料本身开孔率高，填充量大，利用泡沫炭制作全固态电池时，正极负极容易交叉，有利于正极和负极接触，降低界面电阻。

在本发明的一些实施方式中，导电泡沫材料的开孔率≥95％，优选为98％。导电泡沫材料的开孔率越高，其能负载的电极活性材料量会越多，可以进一步提高全固态电池的能量密度。

第四方面，本发明提供了一种全固态电池的制备方法，包括步骤：

步骤s1：将导电泡沫材料浸泡于含有负极活性材料的溶液中，干燥后得到负极，或直接将泡沫炭作为负极；

步骤s2：将导电泡沫材料浸泡于含有正极活性材料的溶液中，干燥后得到正极；

步骤s3：将正极和/或负极浸泡于含有固态电解质和粘结剂的溶液中，干燥后完成电极的电解质包覆；

步骤s4：将正极和负极叠加后利用热压方式进行组装，其中，温度为240～290℃，压力为5～20mpa，时间为0.5～2h。

其中，导电泡沫材料例如可以为泡沫炭或泡沫金属。导电泡沫材料的开孔率≥95％。

在本发明的全固态电池的制备方法中，当负极为导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料内的负极活性材料时，将导电泡沫材料浸泡于含有负极活性材料的溶液中，然后经干燥后得到负极；或者直接以泡沫炭作为负极。

当正极为导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料孔隙内的正极活性材料时，将导电泡沫材料浸泡于含有正极活性材料的溶液中，然后经干燥后得到正极。

利用该制备方法既可以得到填充负极活性材料的负极，也可以得到填充正极活性材料的正极，根据具体的需要进行制备即可。

其中，导电泡沫材料的制备方法例如可以为：将具有泡沫结构的聚合物进行碳化处理，得到导电泡沫材料；进一步的，导电泡沫材料的制备方法包括：将具有海绵状结构的聚合物进行碳化处理，得到导电泡沫材料。其中，聚合物可以为三聚氰胺、三聚氰胺衍生物、聚乙烯、聚氨酯或聚苯乙烯等等，优选为三聚氰胺或三聚氰胺衍生物。由于三聚氰胺泡沫和三聚氰胺衍生物泡沫具有更高的开孔率，因此，当聚合物选用三聚氰胺泡沫和三聚氰胺衍生物泡沫时，得到的导电泡沫材料的开孔率更高。泡沫结构的聚合物经碳化处理后其泡沫框架结构不会发生崩塌变形，即碳化后仍具有大量的空洞，同时有足够强的导电性。而利用本身呈海绵状结构的聚合物进行碳化处理，得到的孔洞分布更为均匀一致。例如，在保护气氛下，将海绵状结构的三聚氰胺或三聚氰胺衍生物进行碳化处理，得到导电泡沫材料，即泡沫炭；其中碳化温度为600～900℃，优选为700～800℃，碳化时间1～6h，优选为2～4h。利用该方法得到的导电泡沫材料开孔率高达99％以上，其sem图如图1所示，从图1中可以看出，该泡沫炭的开孔率非常高，且孔洞分布均匀一致，炭材料之间形成三维网状连接结构，使其仍然保有比较高的导电率。

本发明中，将正极和/或负极浸泡于含有固态电解质和粘结剂的溶液中，干燥后完成电极的电解质包覆。其中，在配置固态电解质的溶液时可以添加一些粘结剂，粘结剂可以选自聚碳酸酯类粘结剂，如聚碳酸乙烯酯、聚碳酸亚乙烯酯或聚碳酸丙烯酯等中的一种或几种。该类聚合物绿色环保、可生物降解。溶剂可以为无水乙腈、苯、苯甲醚或无水乙醇等中的一种。

含有固态电解质的溶液的配置方法例如可以为：将粘结剂溶于溶剂中，然后加入固态电解质，搅拌均匀后，得到具有一定粘性的均质溶液，然后将作为负极的导电泡沫材料浸入到上述溶液中常温干燥完成负极的包覆。其中，粘结剂与电极活性材料的质量比为3～6:100。

以全固态锂离子型电池为例，在本发明的一些实施方式中，负极为导电泡沫材料，正极为导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料内的正极活性材料，将固态电解质包覆于负极表面，然后将负极、正极和电解质进行组装得到全固态电池。其中，正极活性材料例如为钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或镍钴锰酸锂中的任一种或至少两种的组合。为了减少正极活性材料与固态电解质之间的界面电阻，正极活性材料可以经过包覆改性，例如用linbo3包覆licoo2。

上述实施方式中，固态电解质包覆于负极表面的包覆方法包括以下步骤：将负极浸于含有固态电解质和粘结剂的溶液中，然后取出干燥后完成负极的电解质包覆。采用溶液浸泡再干燥的包覆方法可以得到均匀一致的固态电解质包覆层。

本发明中，组装过程是将正极与固态电解质包覆的负极或者将负极与固态电解质包覆的正极叠加后利用热压方式进行组装。热压参数例如可以为：热压的温度为240～290℃，热压压力为5～20mpa，热压时间0.5～2h。

热压过程中，通过施加一定的压力，可以使正负极之间紧密贴合，减少正极与负极以及固态电解质之间的间隙。同时通过热压可以挤压导电泡沫材料，减少其所占的体积，进一步减少全固态电池的体积，提高其体积能量密度。另外，通过热压，固态电解质由玻璃态转化为玻璃-陶瓷态的固态电解质，提高其导电率。此外，通过热压，粘结剂可以分解为粘结性更强的小分子，从而使固态电解质与正极活性材料间的接触更紧密。

第五方面，本发明提供了一种锂离子电池，包括负极、正极、电解液和隔膜；其中，

正极包括导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料孔隙内的正极活性材料；

负极为泡沫炭，或，负极包括导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料内的负极活性材料。

导电泡沫材料例如可以为泡沫炭或泡沫金属。导电泡沫材料的开孔率≥95％。

该锂离子电池具有与上述全固态电池相同的有益效果，在此不再赘述。

本发明一种实施方式的软包锂离子电池的结构如图2所示，包括铝塑膜10和封装于铝塑膜10内的负极20、正极30、电解液40和隔膜50；正极包括导电泡沫材料和填充于导电泡沫材料孔隙内的正极活性材料；负极为泡沫炭。

下面将结合实施例和对比例对本发明做进一步详细的介绍。

实施例1

本实施例是一种正极，包括作为正极活性材料载体的泡沫炭和填充于该泡沫炭内的正极活性材料。其中，泡沫炭的开孔率为99％，正极活性材料为用linbo3包覆licoo2。

实施例2

本实施例为实施例1提供的正极的制备方法，包括以下步骤：

a)将商用的三聚氰胺泡沫剪裁成5cm×5cm×1cm的形状，放入管式炉中，n2保护气氛下800℃碳化2h，冷却后，用无水乙醇清洗，60℃干燥，获得自支撑三维结构的泡沫炭，将所得泡沫炭按所需尺寸进行切割得到5cm×5cm×0.1cm的泡沫炭；

b)提供linbo3包覆的licoo2作为正极活性材料，按97:3的质量比将该正极活性材料和聚碳酸丙烯酯粘结剂溶于乙腈溶液中，50℃搅拌6h得到正极溶液，将切割后的泡沫炭浸泡于该正极溶液中，取出后60℃干燥，之后重复浸润干燥的过程3次，得到正极。

实施例3

本实施例是一种负极，包括作为负极活性材料载体的泡沫铜和填充于该泡沫铜内的负极活性材料。其中，泡沫铜的开孔率为95％，负极活性材料为石墨。

实施例4

本实施例是一种正极，包括作为正极活性材料载体的泡沫铝和填充于该泡沫铝内的正极活性材料。其中，泡沫铝的开孔率为85％，正极活性材料为用linbo3包覆licoo2。

实施例5

本实施例是一种全固态锂离子电池，如图3所示，包括负极20、正极30以及固态电解质60，负极20为泡沫炭，泡沫炭的开孔率为99％，正极30为实施例1提供的正极，固态电解质60包覆于负极20表面。

实施例6

本实施例是实施例5提供的全固态锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

a)将商用的三聚氰胺泡沫剪裁成5cm×5cm×1cm的形状，放入管式炉中，n2保护气氛下800℃碳化2h，冷却后，用无水乙醇清洗，60℃干燥，获得自支撑三维结构的泡沫炭，将所得泡沫炭按所需尺寸进行切割得到5cm×5cm×0.1cm的泡沫炭；

b)在氧气和水含量小于0.1ppm的氩气填充手套箱中，以7:3的摩尔比称取li2s和p2s5作为固态电解质原料溶于无水乙腈溶液中，随后加入3wt％(以li2s和p2s5的总重量作为计量基准)的粘结剂聚碳酸丙烯酯，60℃搅拌24h，获得均质溶液，将步骤a)得到的泡沫炭浸入到上述均质溶液中，浸润10mim后取出放到干净的玻璃器皿中，常温干燥，得到固态电解质包覆的负极；

c)提供linbo3包覆的licoo2作为正极活性材料，按97:3的质量比将该正极活性材料和聚碳酸丙烯酯粘结剂溶于乙腈溶液中，50℃搅拌6h得到正极溶液，将切割后的泡沫炭浸泡于该正极溶液中，取出后常温干燥，之后重复浸润干燥的过程3次，得到正极；

d)在氧气和水含量小于0.1ppm的氩气填充手套箱中，将上述得到的固态电解质包覆的负极和正极叠加在一起，10mpa压力下，250℃热压1h，然后在正负极极片边缘引出极耳，最后铝塑膜封装，得到固态锂离子电池。

实施例7

本实施例是一种全固态锂离子电池，包括负极、正极以及电解质，负极为实施例3中的负极，该泡沫铜的开孔率为95％，正极为实施例1提供的正极，固态电解质包覆于负极表面。

该实施例中的固态锂离子电池的制备方法包括以下步骤：

a)以商用的石墨作为负极活性材料，按97:3的质量比将该负极活性材料和聚碳酸丙烯酯粘结剂溶于乙腈溶液中，50℃搅拌6h得到负极溶液，将5cm×5cm×0.1cm泡沫铜浸泡于该负极溶液中，取出后常温干燥，之后重复浸润干燥的过程3次，得到负极片；

b)在氧气和水含量小于0.1ppm的氩气填充手套箱中，以7:3的摩尔比称取li2s和p2s5作为固态电解质原料溶于无水乙腈溶液中，随后加入3wt％(以li2s和p2s5的总重量作为计量基准)的粘结剂聚碳酸丙烯酯，60℃搅拌24h，获得均质溶液，然后将负极片浸入到上述均质溶液中，浸润10mim后取出放到干净的玻璃器皿中，常温干燥，得到固态电解质包覆的负极；

c)提供linbo3包覆的licoo2作为正极活性材料，按97:3的质量比将该正极活性材料和聚碳酸丙烯酯粘结剂溶于乙腈溶液中，50℃搅拌6h得到正极溶液，将5cm×5cm×0.1cm的泡沫炭浸泡于该正极溶液中，取出后常温干燥，之后重复浸润干燥的过程3次，得到正极；

d)在氧气和水含量小于1ppm的氩气填充手套箱中，将上述得到的固态电解质包覆的负极和正极叠加在一起，10mpa压力下，250℃热压1h，然后在正负极极片边缘引出极耳，最后铝塑膜封装，得到固态锂离子电池。

实施例8

本实施例是一种全固态锂离子电池，包括负极、正极以及电解质，负极为泡沫炭，泡沫炭的开孔率为99％，正极为实施例4提供的正极，固态电解质包覆于负极表面。

该实施例中的固态锂离子电池的制备方法包括以下步骤：

a)提供5cm×5cm×0.1cm的泡沫炭作为负极，在氧气和水含量小于0.1ppm的氩气填充手套箱中，以7:3的摩尔比称取li2s和p2s5作为固态电解质原料溶于无水乙腈溶液中，随后加入3wt％(以li2s和p2s5的总重量作为计量基准)的粘结剂聚碳酸丙烯酯，60℃搅拌24h，获得均质溶液，然后将泡沫铝浸入到上述均质溶液中，浸润10mim后取出放到干净的玻璃器皿中，常温干燥，得到固态电解质包覆的负极；

b)提供linbo3包覆的licoo2作为正极活性材料，按97:3的质量比将该正极活性材料和聚碳酸丙烯酯粘结剂溶于乙腈溶液中，50℃搅拌6h得到正极溶液，将5cm×5cm×0.1cm的泡沫铝浸泡于该正极溶液中，取出后常温干燥，之后重复浸润干燥的过程3次，得到正极；

c)在氧气和水含量小于0.1ppm的氩气填充手套箱中，将上述得到的固态电解质包覆的负极和正极叠加在一起，10mpa压力下，250℃热压1h，然后在正负极极片边缘引出极耳，最后铝塑膜封装，得到固态锂离子电池。

对比例1

本对比例是一种锂离子固态电池，包括依次设置的负极、固态电解质和正极，其中，负极为铜箔和涂覆于铜箔表面的石墨层，正极为铝箔和涂覆于铝箔表面的正极材料层(该正极材料层包括实施例6中的相同配比的正极活性材料和粘结剂)，该正极材料层中的物质组成与实施例6中的正极材料的组成相同。同时，该对比例中锂离子固态电池的正负极尺寸与实施例6中的也相同(其中，该对比例中的铜箔和石墨层的总厚度与实施例6中泡沫炭的厚度相同，铜箔和正极材料层的总厚度与实施例6中正极的厚度相同)。该对比例中的锂离子固态电池的组装方法为常规的涂布、干燥、叠层和塑封工艺。

分别测试实施例6-8和对比例1提供的锂离子固态电池的质量能量密度和体积能量密度，测试结果列于表1。

表1测试结果

从表1中的数据可以看出，本发明提供锂离子固态电池的质量能量密度和体积能量密度均大于对比例1中的锂离子固态电池。

综上，本发明提供的锂离子固态电池具有以下优点：

1)本发明提供的二次电池对现有电池结构进行了工艺改进，改进后，省去了集流体的使用，减少了电池内部的空间浪费，提升了电池的体积能量密度；

2)相对于传统的固态电池，本发明提出的电池结构，节省了铜箔、铝箔、粘结剂的使用，从而提升了电池的质量能量密度；

3)本发明提出的三维网络结构的导电泡沫材料的概念相对于传统结构电池具有不可比拟的优势，有望引领下一代可充电电池结构设计的潮流。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。