[发明专利]一种锂离子电池电极结构及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池电极结构，其特征在于：该电极结构包括纳米碳材料层、活性物质层和金属集流体；其中：在所述金属集流体上是由纳米碳材料层和活性物质层依次交替排列形成的叠层结构。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池电极结构，其特征在于：所述金属集流体为铝、铜、锌和镍金属中的一种或多种，集流体厚度为1～30μm。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池电极结构，其特征在于：所述集流体是箔片结构、泡沫结构、海绵结构和网状结构中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池电极结构，其特征在于：所述纳米碳材料层厚度为0.5～20μm，所述活性物质层厚度为1μm～1mm；所述叠层结构的层数为1～100层。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池电极结构的制备方法，其特征在于：该方法首先将纳米碳材料浆料均匀涂覆于金属集流体上并烘干，在金属集流体上形成第一层纳米碳材料层；接着在第一层纳米碳材料层上涂覆活性物质浆料并烘干，形成第一层活性物质浆料层；在第一层活性物质层上继续涂覆纳米碳材料浆料并烘干，形成第二层纳米碳材料层，在第二层纳米碳材料层表面再涂覆活性物质浆料并烘干，形成第二层活性物质浆料层；根据需要层数依次交替涂覆纳米碳材料浆料和活性物质浆料并烘干，获得锂离子电池电极结构。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池电极结构的制备方法，其特征在于：所述纳米碳材料浆料，是由纳米碳材料加入含有分散剂的溶剂中并混合均匀形成；其中：所述纳米碳材料包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、纳米炭黑中的一种或多种；所述溶剂是水、乙醇、乙二醇、N甲基吡咯烷酮有机溶剂中的一种或多种；所述分散剂为羧甲基纤维素钠；所述纳米碳材料在所述纳米碳材料浆料中的质量含量为0.1～10%；所述含有分散剂的溶剂中分散剂的质量含量为0～5%。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池电极结构的制备方法，其特征在于：所述单壁碳纳米管，其直径为0.5～3nm，长度为0.1～100μm；所述多壁碳纳米管，其直径为2～100nm，长度为0.1～100μm；所述石墨烯，包括由氧化还原方法、化学气相沉积方法、电弧法和插层剥离法中的一种或多种方法制备的石墨烯，层数为1～20层，片层大小为1μm～1mm；所述纳米炭黑，其一次颗粒直径为5～100nm。

8.根据权利要求5所述的锂离子电池电极结构的制备方法，其特征在于：所述涂覆方法为旋涂法、刮刀法、辊涂法、喷涂法和印刷法中的一种或多种。

9.根据权利要求5所述的锂离子电池电极结构的制备方法，其特征在于：所述活性物质浆料，是由活性物质、粘结剂、导电剂以及溶剂制成。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池电极结构的制备方法，其特征在于：所述活性物质包括锂离子电池正极活性物质和锂离子电池负极活性物质；所述锂离子电池正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂、三元材料以及多元材料中的一种或多种；所述锂离子电池负极活性物质包括改性天然石墨、人造石墨、钛酸锂、锡、锡的氧化物、硅和硅的氧化物中的一种或多种。

11.根据权利要求9所述的锂离子电池电极结构的制备方法，其特征在于：所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚酰胺-酰亚胺、羧甲基纤维素钠和丁苯乳胶中的一种或多种；所述导电剂包括石墨类导电剂、炭黑类导电剂、碳纳米管、气相生长碳纳米纤维、石墨烯中的一种或多种；所述溶剂包含水、乙醇、乙二醇、N甲级吡咯烷酮中的一种或多种。