[发明专利]一种正极及其制备方法和具有该正极的电池

说明书

本发明提供一种正极及其制备方法和具有该正极的电池，该正极为正极材料和纳米二氧化钛负载的碳纤维网络结构，该正极制备方法如下：将纸片置于钛酸酯溶液中浸润，取出干燥，得到复合纸片，将正极材料与去离子水按照一定比例超声分散得到一定溶度的分散液，然后将所述复合纸片与所述分散液混合进行水解反应，取出干燥，得到二氧化钛和正极材料负载的复合体；再将所述复合体在保护气体氛围下进行高温加热处理，得到纳米二氧化钛和正极材料负载在碳纤维网络上的结构，即正极，以及具有该正极的电池。本发明的技术方案用以制备无粘结剂、无集流体的可自支撑的柔性正极，能简化电极制备工艺、减少工序、降低成本、提高能量密度、提高导电性和安全性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种正极及其制备方法和具有该正极的电池，是一种不依赖于集流体可自支撑的柔性电极。

背景技术

锂离子电池是20世纪开发成功的新型高能电池，可以理解为含有锂元素，包括金属锂、锂合金、锂离子、锂聚合物的电池，因其具有比能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，被广泛应用于数码产品、小型电器、电动自行车等领域，近几年更是广泛应用于新能源汽车领域，成为新能源汽车的不可或缺的一部分，而随着新能源汽车行业的快速发展，低成本、高能量密度、长续航里程、高安全性已成为眼下最为关注的热点，也成为本领域技术人员研究的重点。

传统的锂离子电池电极是将活性物质、导电剂、粘结剂和添加剂在溶剂中搅拌混合均匀后涂覆在集流体上，然后带溶剂完全挥发后辊压得到厚度均匀的电极，而在电极中导电剂、粘结剂和集流体无疑是具有一定质量的，并且由于粘结剂的粘结性能和电荷传输的因素，导致集流体上涂覆的电极厚度存在一定的限度，很显然降低了电池的能量密度，另外，当电池遇到针刺、挤压时，集流体被刺穿，产生的毛刺使正极集流体与负极接触，发生短路，电池温度急剧上升，导致电池失效。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种技术方案，能够制备出无粘结剂、无集流体的可自支撑的柔性正极，能够简化电极制备工艺、提高能量密度，提高导电性和安全性。

根据本发明一方面，本发明提供一种正极，包括纳米二氧化钛、正极材料以及碳纤维网络结构，所述纳米二氧化钛和所述正极材料均匀分散负载在碳纤维网络结构上。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种正极制备方法，包括，将纸片置于钛酸酯溶液中浸润，取出干燥，得到复合纸片，将正极材料与去离子水按照一定比例超声分散得到一定溶度的分散液，然后将所述复合纸片与所述分散液混合进行水解反应，取出干燥，得到二氧化钛和正极材料负载的复合体；再将所述复合体在保护气体氛围下进行加热处理，得到纳米二氧化钛和正极材料负载的碳纤维网络结构，即正极。

进一步的，所述浸润时间为0.5~5h，

进一步的，所述纸片厚度为0.02~1mm，

进一步的，所述纸片可以为滤纸、复印纸、书写纸、包装纸、生活卫生用纸中的一种或几种混合，

进一步的，正极材料可以为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂中的一种或几种混合，

进一步的，所述分散液溶度为10~500g/L，

进一步的，所述干燥时温度为60~120℃，

进一步的，所述加热处理温度为600~1000℃，处理时间为2~10h；

进一步的，所述保护气体为氩气或氮气中的一种或几种，

进一步的，所述正极材料的比重范围为50%~90%，所述二氧化钛的比重范围为0.5%~10%。

根据本发明的再一方面，本发明还提供一种具有该正极的电池，包括正极、负极以及设置于正极、负极之间的电解质，所述正极为如上所述的正极。

有益效果: