[发明专利]多孔结构电极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种多孔结构电极材料及其制备方法。多孔结构电极材料的制备方法，包括以下步骤：分别制备模版基体和含有电极活性材料的混合物；将含有电极活性材料的混合物倒入模版基体，并使含有电极活性材料的混合物均匀分布于模版基体，加工成型后再经过后处理去除液相；将经过后处理的载有电极活性材料的模版基体经过高温焙烧去除纤维模版，从而得到多孔结构电极材料。本发明的纤维模版成本廉价易得，技术路线简单，方便放大生产，技术路线对设备配置要求低，可控制生产成本。多孔结构电极材料的孔结构参数可控。所制备的多孔结构材料，材料纯度高，纤维对材料性能基本没有影响。

技术领域

本发明属于多孔结构电极材料制备技术领域，具体涉及一种多孔结构电极材料及其制备方法。

背景技术

普通锂离子电池在大充放电速率下因锂离子扩散速率限制会出现电池性能下降的问题。这一现象的产生是由于在大充放电速率下锂离子电池电化学反应速率为电极中的锂离子扩散过程所控制。为了能使电极在大充放电速率下，不会严重削弱其充放电能力，可采用在电极中引入了与锂离子传输方向一致的直形孔结构作为锂离子传输的快速通道，以达到降低锂离子在直形孔电极涂层中的扩散阻力、优化电池的电化学性能、提高电池容量密度的目的。多孔结构电极材料具有较低的传质阻力，在锂离子电极中引入多孔结构可以增加电池的充放电性能。

而目前多孔结构电极材料的制备方法，特别是制备与物质传输方向一致的多孔结构电极材料的方法，大都需要繁琐的操作步骤，成本较高，不利于大批量生产。寻找一种经济高效地制备多孔结构电极材料的方法，具有重要的工业意义。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种模版法制备多孔结构电极材料的方法，其制备工艺简单，能够实现多孔结构电极材料的量产，大幅度降低了多孔结构电极材料的生产成本。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多孔结构电极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备模版基体

模版基体是指纤维模版与基体的结合体，纤维模版包括多根纤维，基体是为纤维模版提供附着表面的物体，纤维模版在静电植绒机中经静电处理后，在高压静电场作用下垂直于基体方向排布，固定在预先涂覆有胶黏剂的基体表面；

(2)制备含有电极活性材料的混合物，包括电极活性材料和溶剂；所述电极活性材料具有导电性；所述溶剂为醇系溶剂或酮系溶剂中的一种或多种；

(3)将含有电极活性材料的混合物倒入模版基体，并将含有电极活性材料的混合物均匀分布于模版基体并沉淀至模版基体底部，加工成型后再经过后处理去除液相；

(4)将经过后处理的载有电极活性材料的模版基体经过高温焙烧去除纤维模版，从而得到多孔结构电极材料；

其中，步骤(1)和步骤(2)的顺序不限定先后。

其中，模版基体具体的制备方法为：将纤维模版置于静电植绒机所连接的高压静电网容器内，纤维首先在重力作用下落于高压静电网上，与高压静电网接触后带上静电。纤维在重力与静电场力的作用下，纤维方向保持平行于静电场方向，即垂直于基体方向。纤维与纤维之间由于静电斥力而保持一定间距。基体上涂有胶黏剂，纤维则保持原来的下降方向，垂直扎入胶黏剂中被固定下来。这个方法也叫做静电植绒。

其中，所述胶黏剂常用的包括以下五类：合成橡胶类胶水，如氯丁胶、丁腈胶等；热塑性树脂类胶水；热固性树脂类胶水，如环氧树脂等；树脂乳胶，如聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯等；热熔性树脂，如聚酰胺等。