[发明专利]一种用于锂离子电池的一体化电极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于锂离子电池的一体化电极的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：

S1：以三维结构的纤维素作为前驱体，对其进行预氧化处理；

S2：将步骤S1中经预氧化处理得到的纤维素基碳纤维结构与碱或碱金属盐的水溶液进行复合；

S3：将步骤S2中得到的复合结构在保护性气氛下进行温度梯度分步活化热解，并对处理后得到的样品进行洗涤及干燥得到三维结构体；以及

S4：将步骤S3中得到的三维结构体与锂离子电池活性材料进行复合得到所述一体化电极。

2.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的一体化电极的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述前驱体为由纤维素组成的杂乱网络或者编织规则的三维纤维素结构，其中，纤维素的直径为10微米-40微米，纤维素的长度为0.2厘米-3厘米，三维纤维素结构的厚度为0.5毫米-2厘米，三维纤维素结构的面积为1平方厘米到任意大。

3.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的一体化电极的制备方法，其特征在于：步骤S1中的预氧化处理包括以1-10℃/分钟的升温速度升温至200-500℃，并在该温度下保持30分钟-3小时，其中，氧分压控制在1-20％。

4.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的一体化电极的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述碱为氢氧化锂、氢氧化钠，氢氧化钾中的一种或者几种；所述碱金属盐为金属锂、钠、钾、锌的硝酸盐、氯化物、硫酸盐以及碳酸盐中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的用于锂离子电池的一体化电极的制备方法，其特征在于：所述碱或碱金属盐的水溶液的质量浓度为2-60％：所述碱或碱金属盐与纤维素基碳纤维结构的质量比为0.2:1～8:1。

6.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的一体化电极的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述温度梯度分步活化热解处理包括升温至350-550℃保持1-2小时，然后升温至600-800℃保持0.5-1小时，最后升温至800-1200℃并保持1-2小时，并且，整个处理过程中控制升温速度为1-10℃/分钟。

7.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的一体化电极的制备方法，其特征在于：所述保护性气氛为氩气、氮气、氦气以及氢气中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的一体化电极的制备方法，其特征在于：步骤S4中，锂离子电池活性材料包括正极材料活性物质以及负极材料活性物质，其中，所述正极材料活性物质包括磷酸铁锂，磷酸锰锂，磷酸钒锂，钴酸锂，锰酸锂，镍锰酸锂，镍钴锰三元正极体系中的一种或者几种的组合；所述负极材料活性物质为钛酸锂，天然石墨，人造石墨，二氧化钛，金属锂中的一种或者几种。

9.根据权利要求8所述的用于锂离子电池的一体化电极的制备方法，其特征在于：单层的电极正极材料活性物质的面密度为1-30mg/cm²；其复合锂电池正极材料活性物质的面密度为2-100mg/cm²。

10.一种用于锂离子电池的一体化电极，其由权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备得到。

11.根据权利要求10所述的用于锂离子电池的一体化电极，其特征在于：层叠2-10个所述一体化电极以形成多层电极结构。

12.一种如权利要求10或11所述的一体化电极在锂离子电池中的应用。