[发明专利]柔性电极的制备方法、柔性电极及全固态电池

说明书

本发明公开了一种柔性电极的制备方法，其采用离心喷涂的方法制备，所述离心喷涂的方法包括如下步骤：将分散液进行离心处理的同时向所述分散液中通入载气，将所述分散液带出并喷涂于基底上，除去所述分散液中的分散剂，使其中的分散质固化成膜；所述分散液中的分散质包括电极活性物质与聚合物基体，所述聚合物基体溶解于所述分散剂中。相较于直接混浆的方式制备柔性电极，该制备方法通过连续离心喷涂的方式制备的电极薄膜，其成膜效果较好，保持了聚合物基体较为优异的机械性能，并且电化学性能也得到了显著的提升。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种柔性电极的制备方法、柔性电极及全固态电池。

背景技术

化石燃料的消耗和随之带来的环境污染已经成为一个全球化的问题，因此调整能源结构，使用太阳能、风能等清洁能源迫在眉睫。与此同时，相匹配的储能技术是关键的一环，电化学储能是其中一种较优的选择。

传统的锂离子电池正极材料理论比容量都小于300mAh·g^-1，实际能量密度小于200Wh·kg^-1，其续航能力不能满足市场的需要。而单质硫可与金属锂相匹配，理论比容量高达1675mAh·g^-1，理论能量密度可达2600Wh·kg^-1，并且资源丰富，环境友好，价格低廉，具有很可观的应用前景。然而锂硫电池中存在的穿梭效应的问题、锂枝晶及粉化问题和安全性问题都限制了锂硫电池的进一步发展。

全固态的电池体系能够一定程度上克服上述问题，因而是当下的重点研究方向之一。聚环氧乙烷(PEO)具有较好的柔性及导离子性能，因而可以作为柔性固态电极的基体，促进电极性能。PEO在室温下电导率较低，需要在的工作温度较高，但提升温度后硫电极产生的多硫化锂又将溶解到PEO基体中，导致穿梭效应的发生。因此还需要提高电极的电子电导率和离子电导率以提高活性物质利用率，进而抑制穿梭效应。传统的PEO电极的制备方法是：将各组分材料混合搅拌形成浆料、再加热挥发溶剂形成复合薄膜。然而，这种制备方法不利于多相材料的均匀分布，这导致电极在电化学性能难以显著提高的同时还带来机械性能的下降。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够在保证柔性固态电解质薄膜的机械性能的同时，还有效提高其电化学性能的柔性电极的制备方法。

一种柔性电极的制备方法，其采用离心喷涂的方法制备所述柔性电极，所述离心喷涂的方法包括如下步骤：

在对分散液进行离心处理的同时向所述分散液中通入载气，将所述分散液带出并喷涂于基底上，除去所述分散液中的分散剂，使其中的分散质固化成膜；所述分散液中的分散质包括电极活性物质与聚合物基体，所述聚合物基体溶解于所述分散剂中。

在其中一个实施例中，在将所述分散液进行离心处理的过程中，控制离心的转速为2000r/min～4000r/min。

在其中一个实施例中，通入的所述载气的压力为2kg/cm²～4kg/cm²。

在其中一个实施例中，在将所述分散液喷涂于基底上的同时进行加热，以去除所述分散液中的分散剂。

在其中一个实施例中，所述电极活性物质硫和硫化锂中的一种或两种，所述聚合物基体为聚环氧乙烷。

在其中一个实施例中，所述分散质中还包括导电材料与导锂材料。

在其中一个实施例中，所述导锂材料选自钛酸锂、磷酸钛铝锂、磷酸锗铝锂、钛酸镧锂、导锂陶瓷粉体、玻璃态导锂电解质粉体和石榴石结构导锂电解质粉体中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述导电材料包括第一导电材料和第二导电材料，所述电极活性物质附着于所述第一导电材料上。