[發明專利]一種多孔復合極片及其制備和在全固態鋰電池中的應用

有效

• 申請號: 201910084294.3
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN111490227B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 洪波;賴延清;王麒羽;向前;張治安;張凱;方靜
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 盛武生;魏娟

1.一種多孔復合極片，其特征在于，包括集流體、復合在集流體表面的活性材料層；

所述的活性材料層具有多孔結構，孔隙結構中填充有電解質/聚合物復合材料；

所述的多孔復合極片通過以下步驟制得：

步驟(1)：在集流體表面復合形成具有多孔結構的活性材料層；

步驟(2)：將步驟(1)制得的材料浸泡在包含電解液、聚合物合成原料的溶液中；

步驟(3)：使步驟(2)的極片的聚合物合成原料固化反應，在活性層的孔隙中填充電解質/聚合物復合材料；即得所述的多孔復合極片

步驟(1)中，采用模板法在復合活性材料層的過程中造孔；具體步驟為：將組成活性材料層的成分與硫顆粒漿化并涂覆在集流體上；隨后在不高于硫升華溫度下干燥；經輥壓后再在不低于硫升華的溫度下熱處理，在集流體上復合形成多孔的活性材料層；

所述的活性材料層中多孔結構的孔徑10～1000nm；

活性材料層的孔隙率為28～35％；

電解質/聚合物復合材料由混合有電解液的合成聚合物的原料交聯聚合得到。

2.如權利要求1所述的多孔復合極片，其特征在于，所述的活性材料層中多孔結構的孔徑為50～800nm。

3.如權利要求1所述的多孔復合極片，其特征在于，活性材料層的厚度為60～90μm。

4.如權利要求1～3任一項所述的多孔復合極片，其特征在于，所述的活性材料層包括活性材料、導電劑和粘結劑；

所述的活性材料為正極活性材料或負極活性材料；

正極活性材料包括但不限于LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、Li₃V₂(PO₄)₃、Li₃V₃(PO₄)₃、LiVPO₄F、Li₂CuO₂、Li₅FeO₄、TiS₂、V₂S₃、FeS、FeS₂、TiO₂、Cr₃O₈、V₂O₅、MnO₂、LiCo_xNi_1-xO₂、LiCo_xNi_1-x-yAl_yO₂、LiFe_pMn_qX_1-p-qO4、Li_1+sL_1－p－qM_pN_qO₂和LiYS_r中的一種或幾種；

其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤p≤1，0≤q≤1，0≤p+q≤1，0.1≤s≤0.2，1≤r≤2.5；X為Al、Mg、Ga、Cr、Co、Ni、Cu、Zn或Mo的至少一種，L、M、N各自獨立地為Li、Co、Mn、Ni、Fe、Al、Mg、Ga、Ti、Cr、Cu、Zn、Mo、F、I、S和B中的至少一種，Y為Ti、Fe、Ni、Cu、Mo中的至少一種；

負極活性材料為碳材料、過渡金屬的氧化物、合金材料、硅材料及其他含硅材料，含鋰的過渡金屬的氮化物以及鈦酸鋰材料中的至少一種。

5.如權利要求4所述的多孔復合極片，其特征在于，導電劑為SurpeP，乙炔黑，KS-6，CNT或石墨烯的一種或幾種。

6.如權利要求4所述的多孔復合極片，其特征在于，粘結劑為聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羥甲基纖維素鈉中的至少一種。