專利名稱：一種含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種鋰離子電池用的薄膜負(fù)極及制備方法，特別涉及一種具有高容 量與優(yōu)異循環(huán)性能、包含有多孔聚合物彈性體組分的含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄 膜負(fù)極及制備方法。屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電動(dòng)車等領(lǐng)域?qū)Ω吣茕囯x子電池的需求越來越迫切。目前，以石墨類炭材料作為 負(fù)極材料的商業(yè)化鋰離子電池，由于炭類負(fù)極比容量低(理論容量372mAh/g)等缺陷，嚴(yán)重 阻礙了鋰離子電池容量的進(jìn)一步提高。近年來所開發(fā)替代炭材料的高容量負(fù)極材料，如Al、 Sn、Ge金屬及其合金以及高容量的納米Si及其合金，盡管有非常高的首次嵌鋰容量，但由 于在隨后嵌脫鋰過程中會(huì)發(fā)生大的體積變化，導(dǎo)致材料的粉化、二次團(tuán)聚從而慢慢使活性 物質(zhì)失去活性，使得這些材料的容量衰減很快，另外，嵌脫鋰過程中的體積變化也會(huì)使得負(fù) 極片與集流體之間失掉緊密的電接觸，因而，這些高容量材料到目前還沒有大規(guī)模商業(yè)化 應(yīng)用。因此，研究改善這些高容量負(fù)極材料的技術(shù)意義重大。近來，在改善這些具有高首次嵌鋰容量、但嵌脫鋰過程中容易發(fā)生體積膨脹的材 料的電化學(xué)性能方面做了大量的工作，納米化是提高這些材料循環(huán)性能的有效途徑，然而 納米化并不能從根本上解決膨脹、粉化導(dǎo)致電池內(nèi)阻增加、循環(huán)性能惡化的缺陷；納米薄膜 具有高的比容量、良好的循環(huán)性能與大倍率充放電性能，但其有效活性物質(zhì)較少，且制備條 件苛刻；納米線與納米管對(duì)抑制充放電過程的膨脹有效，但在高電流密度下的Si納米線極 化加強(qiáng)，從而影響了材料的倍率性能與循環(huán)壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種具有多孔聚合物彈性體以及 高容量納米活性物質(zhì)的容量高、循環(huán)性能好的含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極 及制備方法。本發(fā)明一種含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極，包括銅箔集流體、表面 涂層；所述表面涂層均勻涂覆在所述銅箔集流體表面；所述表面涂層由高容量納米粒子復(fù) 合在定向多孔聚合物彈性體中構(gòu)成。本發(fā)明中，所述表面涂層的厚度為10-150um。本發(fā)明中，所述定向多孔聚合物彈性體中，孔的直徑在Ι-lOOnm，孔的總?cè)莘e占整 個(gè)彈性體體積的10% -80% ；相鄰孔之間由聚合物隔開，互不連通；孔的軸線平行于所述表 面涂層的厚度方向。本發(fā)明中，所述定向多孔聚合物彈性體選自電導(dǎo)率為80-200S/cm的多孔聚噻吩、 多孔聚吡咯或多孔聚苯胺中的一種。本發(fā)明中，所述高容量納米粒子選自粒度在Ι-lOOnm、首次嵌鋰容量在500mAh/g以上的納米Al、SruGe金屬及其合金或納米Si及其合金中的一種。本發(fā)明中，所述高容量納米粒子復(fù)合在定向多孔聚合物彈性體的孔中；所述高容 量納米粒子占復(fù)合彈性體的體積百分比為10% -80%。本發(fā)明中，所述表面涂層采用機(jī)械涂覆方法涂覆在所述銅箔集流體表面。本發(fā)明一種含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極的制備方法，包括下述步 驟第一步配制包含有表面改性處理過高容量納米粒子的懸浮液首先，對(duì)高容量納米粒子進(jìn)行表面改性一一取高容量納米粒子置于攪拌器中 攪拌，同時(shí)，滴加表面改性劑，得到表面改性后的高容量納米粒子；所述攪拌的速度為 500-5000r/min,時(shí)間為15-120min ；所述表面改性劑的加入量為高容量納米粒子質(zhì)量的萬 分之一到千分之一，所述表面改性劑選自硅烷偶聯(lián)劑、硬脂酸或鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種。其次，制備包含有表面改性高容量納米粒子的懸浮液將表面改性處理過的 高容量納米粒子，通過超聲分散到可揮發(fā)有機(jī)溶劑中，形成高容量納米粒子懸浮液，混合液 中固含量為1-20% ；所述可揮發(fā)有機(jī)溶劑選自甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丙酮中的一種；所 述超聲分散用超聲波強(qiáng)度為20-1000kHz，時(shí)間為15-120min。第二步表面涂層的制備從多孔聚噻吩、多孔聚吡咯或多孔聚苯胺的定向多孔導(dǎo)電聚合物彈性體中選取一 種，并將其置于設(shè)有砂芯的漏斗中，然后將第一步所得的高容量納米粒子懸浮液添加到漏 斗中，同時(shí)進(jìn)行抽濾；實(shí)現(xiàn)高容量納米粒子裝載在定向多孔聚合物彈性體的孔中；或?qū)⒌谝徊剿玫母呷萘考{米粒子懸浮液滴加到定向多孔聚合物彈性體表面，然后 用對(duì)輥滾壓；實(shí)現(xiàn)高容量納米粒子裝載在定向多孔聚合物彈性體的孔中；得到高容量納米 粒子復(fù)合在定向多孔聚合物彈性體中的表面涂層；第三步，將第二步所得的表面涂層通過機(jī)械涂覆方式涂覆在銅箔上，于30-80°C烘 干，即得含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極。本發(fā)明一種含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極的另一種制備方法，包括 下述步驟第一步取多孔聚噻吩、多孔聚吡咯或多孔聚苯胺的定向多孔聚合物彈性體；將 所述定向多孔聚合物彈性體涂覆在銅箔集流體上；第二步取高容量納米粒子置于攪拌器中攪拌，同時(shí)，滴加表面改性劑，得到表面 改性后的高容量納米粒子；所述攪拌的速度為500-5000r/min，時(shí)間為15-120min ；所述表 面改性劑的加入量為高容量納米粒子質(zhì)量的萬分之一到千分之一，所述表面改性劑選自硅 烷偶聯(lián)劑、硬脂酸或鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種；然后將溶劑、導(dǎo)電無機(jī)鹽與表面改性后的高容量納米粒子配成溶液，所述導(dǎo)電無 機(jī)鹽占所述溶液質(zhì)量的0. 2-0. 8%，所述表面改性后的高容量納米粒子占所述溶液質(zhì)量的 0. 02-5%，所述溶劑選自異丙醇、丙酮或乙醇中的一種，所述導(dǎo)電無機(jī)鹽選自硝酸鎂、無水 氯化鎂、氯化鋁或硝酸鋁中的一種；第三步，將第一步得到的涂覆了聚合物的銅集流體作為陰極極板，把鉬片或高致 密石墨片作為陽極極板，將陰極、陽極極板置于第二步所得到的溶液中在不斷攪拌的狀態(tài) 下，實(shí)施電泳，即得到含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極；所述陰極、陽極板之間極距為l_50cm，兩極之間電壓為2-5V，電泳時(shí)間l_60min。本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)及制備方法，既可以擁有納米活性物質(zhì)高容量的優(yōu)點(diǎn)； 又由于其中的多孔彈性體將納米活性粒子進(jìn)行了有效分開，這樣避免了由于活性物質(zhì)在鋰 合金化/去合金化過程中體積膨脹、粉化而出現(xiàn)二次團(tuán)聚，也避免了由于二次團(tuán)聚導(dǎo)致的 容量衰減；銅集流體上涂覆層的彈性特征，不會(huì)由于活性物質(zhì)嵌脫鋰過程中的體積變化降 低涂覆層與銅集流體之間的電接觸性能；再者，彈性體中的多納米通道特征，能保證離子傳 輸?shù)目焖俨⒖s短傳輸途徑，從而可使得該負(fù)極的倍率性能優(yōu)良。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具 有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明所獲得負(fù)極，無需壓片、成膜，所獲得產(chǎn)品可以直接用于電池裝配中；2、本發(fā)明所制備薄膜中，包含有高容量的納米粒子，因而，該發(fā)明可以獲得高容量 的薄膜負(fù)極；3、本發(fā)明所制備薄膜中，多孔彈性體將納米活性粒子進(jìn)行了有效分開，這樣避免 了由于活性物質(zhì)在鋰合金化/去合金化過程中體積膨脹、粉化而出現(xiàn)二次團(tuán)聚，也就避免 了由于二次團(tuán)聚導(dǎo)致的容量衰減；銅集流體上涂覆層的彈性特征，不會(huì)由于活性物質(zhì)嵌脫 鋰過程中的體積變化使涂覆層與銅集流體之間的電接觸變壞；再者，彈性體重的多納米通 道特征，能保證離子傳輸?shù)目焖俨⒖s短傳輸途徑，從而可使得該負(fù)極的倍率性能優(yōu)良。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不受此限制。實(shí)施例1以商業(yè)納米Si與商品多孔導(dǎo)電聚吡咯(PPy)彈性體為原料，通過機(jī)械滾 壓法來制備薄膜負(fù)極第一步，把硅烷偶聯(lián)劑分多次加入高速攪拌的納米Si中制得表面接枝處理的納 米硅；納米Si的粒子為20-30nm，硅烷偶聯(lián)劑加入量為納米Si顆粒質(zhì)量的萬分之五，所采 用攪拌速度為2000r/min，攪拌時(shí)間為60min ；第二步，將上一步得到的表面改性處理過的高容量納米粒子，通過超聲分散到乙 醇中，混合液中固含為5%，；所述超聲分散用超聲波強(qiáng)度為800kHz，時(shí)間為30min。第三步，選用抗拉強(qiáng)度在20_30MPa、導(dǎo)電率180S/cm、孔大小為30_40歷、孔體積含 量在60-70%，厚度為15um的商品多孔PPy。首先將PPy用刮刀刮涂到鋰離子電池專用銅 箔上，并稱量其重量；然后，通過滴加的方式將包含有納米粒子的乙醇混合液滴加到PPy表 面，通過對(duì)輥滾壓多次；不斷重復(fù)滴加-滾壓過程，最后得到的極片用毛刷將表面的Si粉末 刷去，計(jì)算極片中納米Si的含量，便得到不同Si含量的極片；最后用Li片作為對(duì)電極進(jìn)行 電化學(xué)測(cè)試。本實(shí)施例所用極片中的納米Si含量為扣除銅箔后極片總質(zhì)量的50%。極片電池性能的測(cè)試將所得極片與金屬鋰片組成半電池測(cè)試材料的電化學(xué)嵌/ 脫鋰性能，電解液為市售IM LiPF6/EC+DMC溶液。利用Land電池測(cè)試系統(tǒng)對(duì)上述半電池在 室溫下進(jìn)行恒流充放電性能測(cè)試，充放電倍率為1200mA/g與8400mA/g，充放電電壓范圍為 0-3V。電池性能檢測(cè)結(jié)果①840mA/g倍率充放電檢測(cè)結(jié)果顯示，本實(shí)施例材料的首次 循環(huán)效率接近90%，首次可逆容量1890mAh/g ；而目前商業(yè)化的CMS在74. 4mA/g倍率充 放電的首次可逆容量約305mAh/g。前100次循環(huán)里，本實(shí)施例每個(gè)循環(huán)的容量衰減小于0. 1%，S卩100次循環(huán)后容量保持率高于91% (即100個(gè)循環(huán)后的容量為1720mAh/g)；但 商業(yè)CMS在100次循環(huán)后的容量保持率為84% (即100個(gè)循環(huán)后的容量為256mAh/g)。 ②8400mA/g倍率充放電檢測(cè)結(jié)果顯示，本實(shí)施例材料的500次循環(huán)后容量高于1000mAh/g ； 而目前商業(yè)化的CMS在這么高倍率下、500次循環(huán)后的容量已經(jīng)小于80mAh/g。測(cè)試結(jié)果顯 示，本實(shí)施例材料具有高的容量與優(yōu)秀的電池循環(huán)性能，尤其是具有大倍率下的循環(huán)特性。實(shí)施例2以商業(yè)納米Sn-Co合金粉與商品多孔導(dǎo)電聚噻吩(PTh)彈性體為原料， 通過電化學(xué)電泳方法來制備薄膜負(fù)極選用抗拉強(qiáng)度在20_30MPa、導(dǎo)電率150S/cm、孔大小為40-50nm、孔體積含量在 60-70%，厚度為15um的商品多孔PTh，并選用粒度為20-30nm的納米Sn-Co粉末為原料。第一步，將所選PTh用刮刀刮涂到鋰離子電池專用銅箔上，并稱量其重量。第二步，配制包含高容量納米Sn-Co粒子的電泳液。首先，把鈦酸酯偶聯(lián)劑分 多次加入高速攪拌的納米Sn-Co中制得表面接枝處理的納米硅；納米Sn-Co粒子的粒徑 為20-30nm，鈦酸酯偶聯(lián)劑加入量為納米Sn-Co顆粒質(zhì)量的萬分之五，所采用攪拌速度為 2000r/min，攪拌時(shí)間為60min ；然后，把溶劑、導(dǎo)電無機(jī)鹽與接枝處理后的納米粒子配成溶 液，導(dǎo)電無機(jī)鹽占電泳液質(zhì)量的0. 8 %，接枝處理后的納米粒子占電泳液質(zhì)量的2 %，其中 溶劑為異丙醇，導(dǎo)電無機(jī)鹽指的是無水氯化鎂。第三步，進(jìn)行電泳操作，使納米粒子電泳進(jìn)入聚合物的納米通道。將第一步得到的 涂覆了聚合物的銅集流體作為陰極，把鉬片或高致密石墨片作為陽極極板，將陰陽極極板 置于不斷攪拌電泳液中實(shí)施電泳，陰陽極板之間極距為1. 5cm，兩級(jí)之間電壓為5V，電泳時(shí) 間 20mino最后得到聚合物膜層中Sn-Co含量70%的薄膜負(fù)極。極片電池性能的測(cè)試將所得極片與金屬鋰片組成半電池測(cè)試材料的電化學(xué)嵌/ 脫鋰性能，電解液為市售IM LiPF6/EC+DMC溶液。利用Land電池測(cè)試系統(tǒng)對(duì)上述半電池 在室溫下進(jìn)行恒流充放電性能測(cè)試，充放電倍率為100mA/g與300mA/g，充放電電壓范圍為 0-1. 5V。電池性能檢測(cè)結(jié)果①100mA/g倍率充放電檢測(cè)結(jié)果顯示，本實(shí)施例材料的首次 循環(huán)效率接近90 %，首次可逆容量552mAh/g ；而目前商業(yè)化的CMS在74. 4mA/g倍率充放電 的首次可逆容量約305mAh/g。100次循環(huán)后，本實(shí)施例容量為495mAh/g ；但商業(yè)CMS在100 次循環(huán)后的容量保持率為84% (即100個(gè)循環(huán)后的容量為256mAh/g)。②300mA/g倍率充 放電檢測(cè)結(jié)果顯示，本實(shí)施例材料的100次循環(huán)后容量高于380mAh/g ；而目前商業(yè)化的CMS 在這么高倍率下、100次循環(huán)后的容量已經(jīng)小于80mAh/g。測(cè)試結(jié)果顯示，本實(shí)施例材料具 有高的容量與優(yōu)秀的電池循環(huán)性能，尤其是具有大倍率下的循環(huán)特性。實(shí)施例3以商業(yè)納米Sn與商品多孔導(dǎo)電聚苯胺(PAn)彈性體為原料，通過抽濾來 制備薄膜負(fù)極第一步，納米Sn的表面處理與分散。首先，對(duì)納米Sn進(jìn)行表面處理。取20-30nm的納米Sn粒子置于攪拌器中攪拌， 同時(shí)，滴加表面改性劑，得到表面改性后的高容量納米粒子；本實(shí)施例所采用攪拌速度為 lOOOr/min，攪拌時(shí)間為60min ；所采用的表面改性劑為硬脂酸，其加入量為納米Sn粒子質(zhì) 量的萬分之三。
其次，將表面處理過的納米Sn超聲分散到可揮發(fā)的丙酮溶液中，形成高容量納 米粒子懸浮液，該懸浮液的固含為10% ；所述超聲分散用超聲波強(qiáng)度為1000kHz，時(shí)間為 45min。第二步，表面涂層的制備。選用抗拉強(qiáng)度在20_30MPa、導(dǎo)電率180S/cm、孔大小為30-40nm、孔體積含量在 60-70%，厚度為25um的商品多孔導(dǎo)電聚苯胺(PAn)，作為高容量Sn的承載體。將該多孔 PAn置于設(shè)有砂芯的漏斗中，然后將第一步所得的高容量納米粒子懸浮液添加到漏斗中，同 時(shí)進(jìn)行抽濾；從而制得了本實(shí)施例的多孔Sn-PAn涂層。第三步，將第二步所獲得涂層涂覆到銅集流體上，然后在80°C真空干燥，即得到本 實(shí)施例的薄膜負(fù)極。所得到聚合物膜層中Sn含量為80% (質(zhì)量百分比)。電化學(xué)測(cè)試同實(shí)施例2。電池性能檢測(cè)結(jié)果①100mA/g倍率充放電檢測(cè)結(jié)果顯示，本實(shí)施例材料的首次 循環(huán)效率接近88 %，首次可逆容量561mAh/g ；而目前商業(yè)化的CMS在74. 4mA/g倍率充放電 的首次可逆容量約305mAh/g。100次循環(huán)后，本實(shí)施例容量為505mAh/g ；但商業(yè)CMS在100 次循環(huán)后的容量保持率為84% (即100個(gè)循環(huán)后的容量為256mAh/g)。②300mA/g倍率充 放電檢測(cè)結(jié)果顯示，本實(shí)施例材料的100次循環(huán)后容量高于405mAh/g ；而目前商業(yè)化的CMS 在這么高倍率下、100次循環(huán)后的容量已經(jīng)小于80mAh/g。測(cè)試結(jié)果顯示，本實(shí)施例材料具 有高的容量與優(yōu)秀的電池循環(huán)性能，尤其是具有大倍率下的循環(huán)特性。
權(quán)利要求
1.一種含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極，包括銅箔集流體、表面涂層；所 述表面涂層均勻涂覆在所述銅箔集流體表面；所述表面涂層由高容量納米粒子復(fù)合在定向 多孔聚合物彈性體中構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極，其特征在 于所述表面涂層的厚度為10-150um。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極，其特征在 于所述定向多孔聚合物彈性體中，孔的直徑在Ι-lOOnm，孔的總?cè)莘e占整個(gè)彈性體體積的 10% -80% ；相鄰孔之間由聚合物隔開，互不連通；孔的軸線平行于所述表面涂層的厚度方 向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極，其特征在 于所述定向多孔聚合物彈性體選自電導(dǎo)率為80-200S/cm的多孔聚噻吩、多孔聚吡咯或多 孔聚苯胺中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極，其特征在 于所述高容量納米粒子選自粒度在Ι-lOOnm、首次嵌鋰容量在500mAh/g以上的納米Al、 SruGe金屬及其合金或納米Si及其合金中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極，其特征在 于所述高容量納米粒子復(fù)合在定向多孔聚合物彈性體的孔中；所述高容量納米粒子占復(fù) 合彈性體的體積百分比為10% -80%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極，其特征在 于所述表面涂層采用機(jī)械涂覆方法涂覆在所述銅箔集流體表面。
8.制備如權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述一種含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù) 極的方法，包括下述步驟第一步配制包含有表面改性處理過高容量納米粒子的懸浮液1.1對(duì)高容量納米粒子進(jìn)行表面改性取高容量納米粒子置于攪拌器中攪拌，同時(shí)，滴加表面改性劑，得到表面改性后的高容 量納米粒子；所述攪拌的速度為500-5000r/min，時(shí)間為15-120min ；所述表面改性劑的加 入量為高容量納米粒子質(zhì)量的萬分之一到千分之一，所述表面改性劑選自硅烷偶聯(lián)劑、硬 脂酸或鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種；1. 2制備包含有表面改性高容量納米粒子的懸浮液將表面改性處理過的高容量納米粒子，通過超聲分散到可揮發(fā)有機(jī)溶劑中，形成高容 量納米粒子懸浮液，混合液中固含量為1-20% ；所述可揮發(fā)有機(jī)溶劑選自甲苯、二甲苯、甲 醇、乙醇、丙酮中的一種；所述超聲分散用超聲波強(qiáng)度為20-1000kHz，時(shí)間為15-120min ；第二步表面涂層的制備從多孔聚噻吩、多孔聚吡咯或多孔聚苯胺的定向多孔導(dǎo)電聚合物彈性體中選取一種， 并將其置于設(shè)有砂芯的漏斗中，然后將第一步所得的高容量納米粒子懸浮液添加到漏斗 中，同時(shí)進(jìn)行抽濾；實(shí)現(xiàn)高容量納米粒子裝載在定向多孔聚合物彈性體的孔中；或?qū)⒌谝徊剿玫母呷萘考{米粒子懸浮液滴加到定向多孔聚合物彈性體表面，然后用對(duì) 輥滾壓；實(shí)現(xiàn)高容量納米粒子裝載在定向多孔聚合物彈性體的孔中；得到高容量納米粒子 復(fù)合在定向多孔聚合物彈性體中的表面涂層；第三步，將第二步所得的表面涂層通過機(jī)械涂覆方式涂覆在銅箔上，于30-8(TC烘干， 即得含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極。
9.制備如權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述一種含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù) 極的方法，包括下述步驟第一步取多孔聚噻吩、多孔聚吡咯或多孔聚苯胺的定向多孔聚合物彈性體；將所述 定向多孔聚合物彈性體涂覆在銅箔集流體上；第二步取高容量納米粒子置于攪拌器中攪拌，同時(shí)，滴加表面改性劑，得到表面改性 后的高容量納米粒子；所述攪拌的速度為500-5000r/min，時(shí)間為15-120min ；所述表面改 性劑的加入量為高容量納米粒子質(zhì)量的萬分之一到千分之一，所述表面改性劑選自硅烷偶 聯(lián)劑、硬脂酸或鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種；然后將溶劑、導(dǎo)電無機(jī)鹽與表面改性后的高容量納米粒子配成溶液，所述導(dǎo)電無機(jī) 鹽占所述溶液質(zhì)量的0. 2-0. 8%，所述表面改性后的高容量納米粒子占所述溶液質(zhì)量的 0. 02-5%，所述溶劑選自異丙醇、丙酮或乙醇中的一種，所述導(dǎo)電無機(jī)鹽選自硝酸鎂、無水 氯化鎂、氯化鋁或硝酸鋁中的一種；第三步，將第一步得到的涂覆了聚合物的銅集流體作為陰極極板，把鉬片或高致密石 墨片作為陽極極板，將陰極、陽極極板置于第二步所得到的溶液中在不斷攪拌的狀態(tài)下，實(shí) 施電泳，即得到含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極；所述陰極、陽極板之間極距為 l-50cm，兩極之間電壓為2-5V，電泳時(shí)間l_60min。
全文摘要
一種含多孔聚合物彈性體的鋰離子電池薄膜負(fù)極，包括銅箔集流體、表面涂層；所述表面涂層均勻涂覆在所述銅箔集流體表面；所述表面涂層由高容量納米粒子復(fù)合在定向多孔聚合物彈性體中構(gòu)成。所述高容量納米粒子通過抽濾、滾壓、電泳裝載到多孔聚合物彈性體的孔中、并涂覆在銅箔集流體上。所述多孔聚合物彈性體，指的是多孔聚噻吩、多孔聚吡咯或多孔聚苯胺中的一種。本發(fā)明所制備的薄膜負(fù)極，可有效阻止高容量納米粒子在充放電過程中由于體積膨脹導(dǎo)致粉化、二次團(tuán)聚導(dǎo)致的容量衰減，改善納米粒子的循環(huán)性能；同時(shí)，聚合物的多孔性可保證鋰離子在負(fù)極中快速傳輸、從而實(shí)現(xiàn)可快速進(jìn)行充放電的目的；本發(fā)明所獲得負(fù)極，無需壓片、成膜，即可直接用于電池裝配中；適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01M4/80GK102130323SQ20111003694
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月12日
發(fā)明者伍上元, 劉宏專, 周向陽, 唐晶晶, 婁世菊, 楊娟, 鄒幽蘭 申請(qǐng)人:中南大學(xué)