[发明专利]一种全固态电池用电极及其制备和应用

权利要求书

1.一种全固态电池用电极，其特征在于：

全固态电池用电极包括电极活性材料、导电剂和碳硫复合材料添加剂；所述的电极中电极活性材料与碳硫复合材料的质量比为9:1~3:7；所述的电极中电极活性材料与导电剂的质量比为9:1~5:5；

或者，包括电极活性材料、导电剂、粘结剂和碳硫复合材料添加剂；所述的电极中电极活性物质与碳硫复合材料的质量比为1:9~9:1；所述的电极中电极活性物质与粘结剂的质量比为9:1~5:5；所述的电极中电极活性材料与导电剂的质量比为9:1~5:5；

所述碳硫复合材料为水热碳化的碳材料与单质硫热处理制备而成，具体步骤为：将水热碳化的碳材料和升华硫在分散介质中按质量比9:1~1:9球磨混合8~20 h后，于60~100 ℃鼓风干燥箱中干燥24 h，然后置于管式炉中密封，在氩气气氛下于120~155 ℃热熔融2~20h后，于200~300 ℃热处理1~5 h制得碳硫复合材料；

所述的碳材料水热碳化过程的具体步骤为：将碳源置于水热釜中，在4~18 mol/L酸溶液做催化剂或没有酸做催化剂的条件下，在120~220 ℃温度范围反应4~30 h得到初步的碳材料，然后将其过滤后用去离子水洗涤3次以上，在60~100 ℃鼓风干燥箱中干燥24 h，然后置于管式炉中，在氩气气氛下，于500~1500 ℃下碳化1~10 h制得碳材料；

所述碳材料的碳源为化学通式为C_n(H₂O)_m的单糖、二糖和多糖及鼠李糖、糠醛、糠醇、苹果酸、酒石酸中的一种或二种以上；

所述的酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸中的一种或二种以上。

2.根据权利要求1所述的全固态电池用电极，其特征为：所述的分散介质为乙醇、丙酮、二硫化碳、四氢呋喃、乙酸乙酯、异丙醇中的一种或二种以上。

3.根据权利要求1所述的全固态电池用电极，其特征为：所述电极活性材料为锂离子嵌入型活性材料、单质硫、金属硫化物、有机硫化物、金属氧化物中的一种或两种以上；

所述锂离子嵌入型活性材料是层状活性材料、尖晶石结构活性材料和聚阴离子型活性材料中的一种或二种以上；

所述层状活性材料为LiNi_xMn_yCo_1-x-yO₂， 0≤x≤0.5，0≤y≤0.5或xLi₂MnO₃(1-x)LiMO₂，其中M=Mn、Ni、Co、Al；0≤x≤1中的一种或二种以上；

所述尖晶石结构活性材料为LiMnO₂、LiNi_0.5Mn_1.5O₄中的一种或二种；

所述聚阴离子型活性材料为化学通式为Li_xM_y((XO_n) 中的一种或二种以上；其中 M=Fe、Mn、Co、V中的一种或二种以上；X=S、P、Si、As、Mo、W、Ge中的一种或二种以上，

所述的单质硫为正交硫、单斜硫、斜方硫、弹性硫、聚合硫中的一种或二种以上；

其中所述的金属硫化物和金属氧化物的阳离子为Fe²⁺、Fe³⁺、Ni²⁺、Ni³⁺、Ti⁴⁺、Cu⁺、Cu²⁺、Co²⁺、W⁴⁺、Mo⁴⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Li⁺中的一种或二种以上；

其中所述的有机硫化物为硫醇、硫酚、硫醚、硫化聚合物中的一种或二种以上；

其中所述的硫化聚合物为硫化聚丙烯腈、硫化聚吡咯、硫化聚噻吩、硫化聚对苯、硫化聚苯基乙炔、硫化聚苯胺、硫化聚苯硫醚中的一种或二种以上。

4.根据权利要求1所述的全固态电池用电极，其特征为：

所述粘结剂为聚烯烃、聚偏氟乙烯及其衍生物中的一种或两种以上。