[發明專利]一種一體化柔性電極

有效

• 申請號: 201410091409.9
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN104916809B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 李峰;周光敏;李璐;裴嵩峰;黃坤;宋仁升;成會明
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/66;H01M2/16
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 許宗富,周秀梅

1.一種一體化柔性電極，其特征在于：該柔性電極是由三層復合而成，依次為聚合物層、石墨烯層和活性材料層，其中：所述聚合物層為孔徑分布范圍為10～1000nm的聚丙烯微孔隔膜、聚乙烯微孔隔膜、聚偏氟乙烯隔膜或纖維素復合膜隔膜；所述石墨烯層是將石墨烯片與粘結劑以(90～99):(1～10)的重量比例混合在溶劑中分散0.5-2h，涂覆在聚合物層上干燥后獲得；所述活性材料層是由活性物質、導電劑及粘結劑以(4～8):(1～5):1的重量比例混合后涂覆在石墨烯層上獲得，將三層材料干燥后獲得一體化柔性電極；

所述石墨烯層厚度為5～50μm，電導率為600～2000S/cm；所述活性材料層的厚度為5～100μm；所述石墨烯片的層數在10層以下、橫向尺寸在1微米以上，碳氧比在20以上；用于分散石墨烯片的溶劑為醇類、酮類、醛類、有機酸、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、氯苯或二氯苯，石墨烯片在溶劑中的含量為1～5mg/mL；用于分散石墨烯片的方法包括超聲分散、高速剪切分散、劇烈攪拌和乳化中的一種或幾種。

2.根據權利要求1所述的一體化柔性電極，其特征在于：所述石墨烯片的層數3～8層、橫向尺寸5～50微米，碳氧比20～120。

3.根據權利要求1所述的一體化柔性電極，其特征在于：所述活性材料層中的活性物質為鋰離子電池正極材料、負極材料或鋰硫電池正極材料。

4.根據權利要求3所述的一體化柔性電極，其特征在于：所述鋰離子電池正極材料包括磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸錳鋰、磷酸釩鋰、鎳錳酸鋰和鎳鈷錳三元材料中的一種或者幾種組合；所述鋰離子電池負極材料包括天然石墨、人造石墨、金屬鋰、硅基合金、硅基氧化物、錫基合金、錫基氧化物、鈦酸鋰、二氧化鈦、氧化鐵和氧化鈷中的一種或者幾種組合；所述鋰硫電池正極材料包括單質硫或鋰硫化物。

5.根據權利要求1所述的一體化柔性電極，其特征在于：所述導電劑為導電炭黑、中孔碳、微孔碳球、層次孔碳、活性碳、空心碳球、碳納米管、碳纖維、富勒烯或石墨烯；所述粘結劑為聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、聚乙烯醇或改性丁苯橡膠；將活性材料、導電劑及粘結劑混合的方式為機械混合、球磨或超聲混合。

6.根據權利要求1所述的一體化柔性電極，其特征在于：所述一體化柔性電極中，石墨烯含量為10～15wt％，活性物質含量為55～70wt％，導電劑及粘結劑含量為5～10wt％，其余為聚合物。