[发明专利]具有三维结构的电极和包含其的电化学装置

权利要求书

1.一种具有三维结构的电极，所述具有三维结构的电极包含：

多孔无纺布，所述多孔无纺布包含多根聚合物纤维；

活性材料复合物，所述活性材料复合物位于所述聚合物纤维之间并具有活性材料粒子和第一导电材料，其中所述活性材料复合物是在将所述活性材料粒子和所述第一导电材料一起粉碎时形成的；和

第二导电材料，所述第二导电材料位于所述活性材料复合物的外表面上，

其中通过用作支撑体的所述聚合物纤维形成互连的多孔网络，

所述互连的多孔网络均匀地填充有所述活性材料复合物和所述第二导电材料以形成三维超晶格结构，

所述活性材料复合物是包含所述第一导电材料和所述活性材料粒子的二次粒子，且所述第一导电材料位于所述二次粒子的内部和表面，

位于所述二次粒子的内部的所述第一导电材料存在于形成所述活性材料复合物的活性材料粒子之间，且其中位于所述二次粒子的内部的所述第一导电材料用作用于连接并固定所述活性材料粒子的粘合剂，且位于所述二次粒子的表面的所述第一导电材料用于连接到位于相邻活性材料复合物表面的其它第一导电材料、以及用于连接到所述第二导电材料，

其中所述活性材料粒子是选自如下物质中的至少一种：碳质材料、锂金属氧化物、硅、锡、锗、硫和它们的组合，并且

所述锂金属氧化物是选自如下物质中的至少一种：锂镍氧化物、锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂钛氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂锰硅酸盐氧化物、锂铁硅酸盐氧化物和它们的组合，

其中基于100重量份的所述第一导电材料，所述第二导电材料的含量为2.5-300重量份，

其中基于100重量份的所述活性材料粒子，所述具有三维结构的电极包含10重量份～40重量份的所述多孔无纺布、5重量份～40重量份的所述第一导电材料和1重量份～15重量份的所述第二导电材料。

2.根据权利要求1所述的具有三维结构的电极，其中所述多孔无纺布是其中所述聚合物纤维三维、随机且连续地互连的集合体。

3.根据权利要求1所述的具有三维结构的电极，所述具有三维结构的电极具有5体积%～95体积%的孔隙率。

4.根据权利要求1所述的具有三维结构的电极，其中所述聚合物纤维具有0.001 μm～1000 μm的平均直径。

5.根据权利要求1所述的具有三维结构的电极，其中所述活性材料粒子具有0.001 μm～30 μm的平均直径。

6.根据权利要求1所述的具有三维结构的电极，所述具有三维结构的电极具有1 μm～1000 μm的厚度。

7.根据权利要求1所述的具有三维结构的电极，所述具有三维结构的电极具有0.001mg/cm²～1 g/cm²的每单位面积电极材料的重量，所述电极材料包含所述活性材料复合物和所述第二导电材料。

8.根据权利要求1所述的具有三维结构的电极，所述具有三维结构的电极具有其中堆叠有多个电极的多层结构。

9.根据权利要求8所述的具有三维结构的电极，所述具有三维结构的电极具有0.002g/cm²～10 g/cm²的每单位面积电极材料的重量，所述电极材料包含所述活性材料复合物和所述第二导电材料。

10.根据权利要求1所述的具有三维结构的电极，其中形成所述聚合物纤维的聚合物是选自如下物质中的至少一种：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚砜、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、聚醚酰亚胺、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚丙烯酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、琼脂糖、藻酸盐、聚亚乙烯基六氟丙烯、聚氨酯、聚吡咯、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)、聚苯胺和它们的衍生物。

11.根据权利要求1所述的具有三维结构的电极，所述具有三维结构的电极是正极或负极。