[发明专利]复合负电极及其制备方法、电化学电源及其应用

权利要求书

1.一种复合负电极，包括一层或两层以上层叠结合的多孔集流体，所述多孔集流体的孔洞中填充有活性填充物，所述活性填充物含有粘接剂、导电剂和具有嵌入锂离子能力的活性物质，所述活性物质占所述活性填充物总重量百分比为80～98%。

2.如权利要求1所述的复合负电极，其特征在于，所述活性物质为M元素的纳米单质颗粒、纳米线、纳米管、纳米纤维、纳米薄膜、纳米氧化物颗粒、纳米合金颗粒中的至少一种，或

所述活性物质为M元素的纳米单质颗粒、纳米线、纳米管、纳米纤维、纳米薄膜、纳米氧化物颗粒、纳米合金颗粒中的至少一种与碳的复合物；

其中，所述M元素为Si、Sn、Al、Sb、Ge、Zn、Pb、Mg、Na中的至少一种。

3.如权利要求2所述的复合负电极，其特征在于，所述M元素的纳米单质颗粒、纳米线、纳米管、纳米纤维、纳米薄膜、纳米氧化物颗粒、纳米合金颗粒中的至少一种与碳的复合物中，所述M元素活性物质在所述复合物中的重量含量为10~98%。

4.如权利要求2或3所述的复合负电极，其特征在于，所述纳米单质颗粒、纳米氧化物颗粒或纳米合金颗粒的粒径为1～800nm。

5.如权利要求1所述的复合负电极，其特征在于，所述多孔集流体的层数为1～20层。

6.如权利要求1或5所述的复合负电极，其特征在于，所述多孔集流体为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫碳、不绣钢网、镍网、铜网或铝网。

7.如权利要求1～6任一所述的复合负电极的制备方法，包括如下步骤：

将所述导电剂、粘结剂和所述具有嵌入锂离子能力的活性物质分散在水性或油性溶剂中，配制含活性物质的浆料；其中，所述活性物质、导电剂、粘结剂的重量比为100:(0～15):(1～15)，所述活性物质在所述浆料中的含量为20%～70%；

将所述浆料注入一片多孔集流体的孔洞中，干燥，得到所述复合负电极；或者

将所述浆料注入至少两片多孔集流体的孔洞中，干燥，再将干燥后的所述多孔集流体进行层叠并经热压、碾压或/和烧结处理结合一体，得到所述复合负电极。

8.如权利要求7所述的复合负电极的制备方法，其特征在于，将所述浆料注入多孔集流体的孔洞中的方式为浇注、沉积、涂覆、喷涂、浸泡、印刷中的一种或两种以上的组合。

9.如权利要求7所述的复合负电极的制备方法，其特征在于，所述水性溶剂为纯净水、蒸馏水、自来水中的至少一种；

所述油性溶剂为N-甲基吡咯烷酮、乙醇、丙醇、环己烷中的至少一种。

10.一种电化学电源，包括权利要求1～6任一所述的复合负电极。

11.如权利要求10所述的电化学电源，其特征在于，所述电化学电源为电化学反应的化学锂电池或电化学反应的复合型锂电容器。

12.如权利要求11所述的电化学电源，其特征在于，所述电化学反应的化学锂电池为液体锂离子电池、锂聚合物电池、锂硫电池或锂空气电池。

13.如权利要求11所述的复合负电极的制备方法，其特征在于，所述复合型锂电容器为锂离子电容器。

14.如权利要求10～13任一项所述的电化学电源在移动终端产品、电动汽车、电网、通信设备和/或电动工具中的应用。

15.如权利要求14所述的电化学电源的应用，其特征在于：所述通信设备包括工作模块和供电模块，所述供电模块包括所述电化学电源，所述电化学电源为电化学反应的化学锂电池；所述供电模块为所述工作模块提供电能，所述工作模块使用所述供电模块提供的电能运行。