[发明专利]一种自支撑电极及其制备方法和带有该电极的混合固液电解质锂蓄电池

说明书

本发明公开了一种自支撑电极，涉及锂电池领域，主要按质量份数计，包括2%～20%超长碳纳米管、2%～20%石墨烯、4%～20%固态电解质、40%～92%正极/负极活性物质。通过采用上述技术方案，石墨烯可对电极片整体起到链接和支撑作用，同时石墨烯具有良好的导电性能，可提高极片的导电率；超长碳纳米管能够在电极片中形成导电网络，同时,可对电极片整体起到支撑、连接作用，从而也就省去了粘结剂和集流体的使用。由于不含集流体和粘结剂，因而,可大幅减轻极片重量，提高极片中活性物质占比，从而提高锂蓄电池的能量密度。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种自支撑电极及其制备方法和带有该电极的混合固液电解质锂蓄电池，该电极结构适用于传统液态电解质锂蓄电池、聚合物电解质锂蓄电池、固态电解质锂蓄电池和固液混合电解质锂蓄电池等。

背景技术

随着电子信息技术的高速发展，其也促进着储能设备的进一步提升，对长续航高比能电池的需求更加迫切。电极对能源存储器件的性能表现至关重要，传统电极的活性材料基本都呈粉状或分散液状，传统电极在制备时，将活性材料与导电剂、粘结剂混合成浆料并涂覆在集流体上，即可形成电极。然而，由于粘结剂为聚合物，这些聚合物粘结剂的存在会影响电子传导性，损害活性材料的电化学性能；集流体则通常需要使用昂贵的金属薄膜。因此在传统电极中，导电剂、粘结剂与集流体的加入不仅会增加额外的成本，损害活性物质性能，还会占用过多的质量与体积，使得能源存储器件的能量密度受到较大限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种自支撑电极，该种电极不含粘结剂且不依附集流体，但其却具有较大的结构强度，同时，其制备方法简单，适合进行规模化生产，另外，其使得生产的锂蓄电池的能量密度得到了进一步地提升。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种自支撑电极，按质量份数计，包括2%～20%超长碳纳米管、2%～20%石墨烯、4%～20%固态电解质、40%～92%正极/负极活性物质。

通过采用上述技术方案，石墨烯在浆料干燥过程中即可自称一体，并将包覆的正负极活性物质连接在一起，其原理类似造纸，片状或纤维状物质从浆料态干燥过程中即相互连接在一起可对电极片整体起到链接和支撑作用，同时石墨烯具有良好的导电性能，可提高极片的导电率；超长碳纳米管能够相互织并在电极片中形成导电网络，同时，这样交织后的超长碳纳米管又能够成为骨架可对电极片整体起到支撑作用，从而也就省去了粘结剂和集流体的使用。

由于不含集流体和粘结剂，可大幅减轻极片重量，提高极片中活性物质占比，从而提高锂蓄电池的能量密度。

优选为，所述超长碳纳米管的管径为10～15nm，长径比为1000:1～10000:1。

通过采用上述技术方案，将超长碳纳米管的长径比选择在较长的状态，这样有利于极片不同部位间的连接、固定，并形成导电网络。

优选为，所述石墨烯的片层厚度为0.6～3nm，片径为5～100μm。

通过采用上述技术方案，石墨烯层数少，接近单层，导电性能好，成型性能好