[发明专利]一种含多孔聚合物弹性体的锂离子电池薄膜负极及制备方法

权利要求书

1.一种含多孔聚合物弹性体的锂离子电池薄膜负极，包括铜箔集流体、表面涂层；所述表面涂层均匀涂覆在所述铜箔集流体表面；所述表面涂层由高容量纳米粒子复合在定向多孔聚合物弹性体中构成。

2.根据权利要求1所述的一种含多孔聚合物弹性体的锂离子电池薄膜负极，其特征在于：所述表面涂层的厚度为10-150um。

3.根据权利要求2所述的一种含多孔聚合物弹性体的锂离子电池薄膜负极，其特征在于：所述定向多孔聚合物弹性体中，孔的直径在1-100nm，孔的总容积占整个弹性体体积的10％-80％；相邻孔之间由聚合物隔开，互不连通；孔的轴线平行于所述表面涂层的厚度方向。

4.根据权利要求3所述的一种含多孔聚合物弹性体的锂离子电池薄膜负极，其特征在于：所述定向多孔聚合物弹性体选自电导率为80-200S/cm的多孔聚噻吩、多孔聚吡咯或多孔聚苯胺中的一种。

5.根据权利要求4所述的一种含多孔聚合物弹性体的锂离子电池薄膜负极，其特征在于：所述高容量纳米粒子选自粒度在1-100nm、首次嵌锂容量在500mAh/g以上的纳米Al、Sn、Ge金属及其合金或纳米Si及其合金中的一种。

6.根据权利要求5所述的一种含多孔聚合物弹性体的锂离子电池薄膜负极，其特征在于：所述高容量纳米粒子复合在定向多孔聚合物弹性体的孔中；所述高容量纳米粒子占复合弹性体的体积百分比为10％-80％。

7.根据权利要求6所述的一种含多孔聚合物弹性体的锂离子电池薄膜负极，其特征在于：所述表面涂层采用机械涂覆方法涂覆在所述铜箔集流体表面。

8.制备如权利要求1-7任意一项所述一种含多孔聚合物弹性体的锂离子电池薄膜负极的方法，包括下述步骤：

第一步：配制包含有表面改性处理过高容量纳米粒子的悬浮液

1.1对高容量纳米粒子进行表面改性

取高容量纳米粒子置于搅拌器中搅拌，同时，滴加表面改性剂，得到表面改性后的高容量纳米粒子；所述搅拌的速度为500-5000r/min，时间为15-120min；所述表面改性剂的加入量为高容量纳米粒子质量的万分之一到千分之一，所述表面改性剂选自硅烷偶联剂、硬脂酸或钛酸酯偶联剂中的一种；

1.2制备包含有表面改性高容量纳米粒子的悬浮液

将表面改性处理过的高容量纳米粒子，通过超声分散到可挥发有机溶剂中，形成高容量纳米粒子悬浮液，混合液中固含量为1-20％；所述可挥发有机溶剂选自甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丙酮中的一种；所述超声分散用超声波强度为20-1000kHz，时间为15-120min；

第二步：表面涂层的制备

从多孔聚噻吩、多孔聚吡咯或多孔聚苯胺的定向多孔导电聚合物弹性体中选取一种，并将其置于设有砂芯的漏斗中，然后将第一步所得的高容量纳米粒子悬浮液添加到漏斗中，同时进行抽滤；实现高容量纳米粒子装载在定向多孔聚合物弹性体的孔中；或

将第一步所得的高容量纳米粒子悬浮液滴加到定向多孔聚合物弹性体表面，然后用对辊滚压；实现高容量纳米粒子装载在定向多孔聚合物弹性体的孔中；得到高容量纳米粒子复合在定向多孔聚合物弹性体中的表面涂层；

第三步，将第二步所得的表面涂层通过机械涂覆方式涂覆在铜箔上，于30-80℃烘干，即得含多孔聚合物弹性体的锂离子电池薄膜负极。

9.制备如权利要求1-7任意一项所述一种含多孔聚合物弹性体的锂离子电池薄膜负极的方法，包括下述步骤：

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弹性体；将所述定向多孔聚合物弹性体涂覆在铜箔集流体上；

第二步：取高容量纳米粒子置于搅拌器中搅拌，同时，滴加表面改性剂，得到表面改性后的高容量纳米粒子；所述搅拌的速度为500-5000r/min，时间为15-120min；所述表面改性剂的加入量为高容量纳米粒子质量的万分之一到千分之一，所述表面改性剂选自硅烷偶联剂、硬脂酸或钛酸酯偶联剂中的一种；

然后将溶剂、导电无机盐与表面改性后的高容量纳米粒子配成溶液，所述导电无机盐占所述溶液质量的0.2-0.8％，所述表面改性后的高容量纳米粒子占所述溶液质量的0.02-5％，所述溶剂选自异丙醇、丙酮或乙醇中的一种，所述导电无机盐选自硝酸镁、无水氯化镁、氯化铝或硝酸铝中的一种；

第三步，将第一步得到的涂覆了聚合物的铜集流体作为阴极极板，把铂片或高致密石墨片作为阳极极板，将阴极、阳极极板置于第二步所得到的溶液中在不断搅拌的状态下，实施电泳，即得到含多孔聚合物弹性体的锂离子电池薄膜负极；所述阴极、阳极板之间极距为1-50cm，两极之间电压为2-5V，电泳时间1-60min。