[发明专利]电池电极及其制备方法和全固态电池

说明书

本发明涉及全固态电池领域，具体涉及电池电极及其制备方法和全固态电池。所述电池电极包括：电极集流体和其表面附着的电极材料层，所述电极材料层含有聚合物基体和电极活性材料，所述聚合物基体为交联聚合物。本发明提供的电池电极和电解质层具有较高的离子电导率和力学强度，从而使电池具有较好的比容量、循环寿命等。

技术领域

本发明涉及全固态电池领域，具体涉及电池电极及其制备方法和全固态电池。

背景技术

目前市场上的锂离子电池多以液态电解液作为导电物质，但在使用过程中，液态电解液易挥发、易燃易爆，导致诸多安全问题；而且其易长出锂枝晶，限制了金属锂作为负极在电池中的应用。因此，人们提出用固态聚合物电解质(SPE)来替代液态电解液。固态聚合物电解质膜不仅起着离子传导的作用，还可以阻止正负电极的接触。又因其可塑性强，可根据不同的需求制成不同形状的薄膜，柔韧性好，可承受电极在充放电过程中的压力，高温稳定性好，极大地提高了锂电池的安全性。

CN105680091A公开了一种高性能全固态锂离子电池及其制备方法，该申请中，采用锂超离子导体修饰的聚合物电解质贯穿于整个全固态锂离子电池体系，提高了锂离子的传输速率，提高全固态锂离子电池的倍率充放电能力；然而，该方法存在以下几大缺点：①负极极片制备工艺复杂，锂粉对环境要求高；②负极需要将锂粉与超离子导体、聚合物混合，难以混合均匀，导致极片均匀性差，电池一致性差；③正极、负极极片需要在聚合物电解质中浸润，才能制作电池，浸润后，凝胶态的聚合物电解质与极片粘结，增加了叠片工艺的复杂性和正确叠片的难度；④聚合物电解质离子电导率较低，离商业化应用要求差距较大。

CN105489932A公开了一种紫外交联法制备锂离子电池聚合物电解质薄膜的方法。该固体电解质薄膜是由单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)紫外交联并混入聚氨酯丙烯酸酯(PUA)和离子液体(DEFYTFSI和Py13TFSI)而制得，该电解质膜的机械强度和离子电导率都得到一定程度的提高。但该方法也存在以下几大缺点：①制备过程复杂，步骤繁多；②其所使用的聚合物PUA和PMMA本身的离子电导率不高，主要是通过加入离子液体来提高聚合物电解质膜的离子电导率，而离子液体成本较高，并不适用于工业生产；③紫外交联所使用的引发剂过氧化二苯甲酰性质极不稳定，遇明光、高温以及还原剂均有引起着火爆炸的危险，所以操作过程中的危险性较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池比容量高的电池电极及其制备方法和全固态电池。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种电池电极，所述电极包括：电极集流体和其表面附着的电极材料层，所述电极材料层含有聚合物基体和分散该聚合物基体中的电极活性材料，所述聚合物基体为交联聚合物；

其中，所述交联聚合物含有由交联剂提供的交联结构和与所述交联结构连接的共聚物链，所述共聚物链由含有式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的可交联共聚物提供，其中，所述可交联共聚物通过至少部分式(3)所示的结构单元与所述交联剂连接以提供所述共聚物链；

其中，R为H或C1-C4的烷基，L为C0-C4的亚烷基或-R¹-O-R²-，R¹为C0-C4的亚烷基，R²为C0-C4的亚烷基；

所述交联剂为含有至少两个丙烯酸酯类基团的丙烯酸酯类交联剂中的一种或多种，所述丙烯酸酯类基团为式(4)所示的基团：-O-C(O)-C(R’)＝CH₂，R’为H或C1-C4的烷基。

本发明第二方面提供一种电池电极的制备方法，该方法包括：

(1)提供含有电极活性材料、可交联共聚物、交联剂和光引发剂的电极浆料；

(2)将步骤(1)的电极浆料涂覆于电极集流体上，并干燥，而后在紫外光照射下，进行交联固化于电极集流体上形成电极材料层；