一种基于凝胶电解质的柔性一体化电极及其制备方法技术

本发明专利技术涉及储能器件及柔性电极制备技术领域，具体涉及一种基于凝胶电解质的柔性一体化电极及其制备方法。利用正、负电极片中粘结剂作为凝胶电解质浆料基体，以粘结剂的良溶剂作为凝胶电解质的主溶剂，在干燥后的正、负电极片表面涂覆凝胶电解质基体浆料，通过浆料中溶剂的渗透、粘结剂的再溶解及后续的相转化固化过程，形成与电极活性物质层具有贯穿交联界面结构的凝胶电解质层，从而改善电极活性物质与凝胶电解质间的界面结合强度，降低界面电阻，使电极在形变过程中保持结构与电化学稳定性。相转化过程使凝胶电解质具有弹性多孔结构，有利于电解液的吸收、浸润和锂离子的传输，也为柔性一体化电极提供力学支撑，并有助于电极形变时的应力释放。极形变时的应力释放。

【技术实现步骤摘要】
一种基于凝胶电解质的柔性一体化电极及其制备方法


[0001]本专利技术涉及储能器件及柔性电极制备
，具体涉及一种基于凝胶电解质的柔性一体化电极及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，柔性电子器件在可穿戴设备中的应用备受关注。为满足柔性可穿戴电子器件的市场化需求，发展与之相匹配的柔性能源存储技术至关重要。其中，在变形条件下兼具稳定的电化学性能和使用安全性的柔性电池，成为近年来电池领域的一个研究热点。
[0003]对于柔性电池而言，其性能衰减主要源于电池形变过程中各组分之间相互脱离而失去有效的接触，从而使电极内阻和界面电阻同时增加。因此，电池中各组分间界面接触的改善是柔性电池实现电化学稳定性的关键。现有的多数商品化电池仍采用液态电解质，在机械形变条件下使用时，会加剧漏液风险，极易引发安全问题，难以实现在可穿戴器件中的广泛应用。
[0004]凝胶电解质介于固态电解质与液态电解质之间，相较于纯固态电解质，具有更好的弹性、弯折特性等可变形能力，同时也具有一定的锂离子传输能力。因此，利用凝胶电解质替代传统电池隔膜和液态电解质，是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于凝胶电解质的柔性一体化电极，其特征在于，该电极包括正、负电极极片和多孔凝胶电解质层，多孔凝胶电解质层的基体成分为正、负电极极片中的粘结剂组分。2.根据权利要求1所述的基于凝胶电解质的柔性一体化电极，其特征在于，自上而下依次包含多孔凝胶电解质层、凝胶电解质与活性物质贯穿交联界面层、电极活性物质层和集流体层，多孔凝胶电解质层与活性物质表面通过共溶剂渗透、粘结剂的再溶解及后续的相转化固化过程，形成了具有贯穿交联结构的界面层；其中，活性物质层的厚度为1～50μm，集流体层厚度为1～25μm，多孔凝胶电解质层厚度为10～200μm。3.根据权利要求1所述的基于凝胶电解质的柔性一体化电极，其特征在于，正、负电极极片中：活性电极材料为锂离子电池正极材料或负极材料，或者活性电极材料为锂硫电池正极材料；其中：锂离子电池正极材料为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸锰锂、磷酸钒锂和镍钴锰三元材料中的一种或者两种以上组合，锂离子电池负极材料为天然石墨、人造石墨、硅或硅基氧化物、锡基合金或钛酸锂、二氧化钛、过渡金属氧化物、金属锂中的一种或者两种以上组合，锂硫电池正极材料为单质硫和聚合物硫中的一种或者两种以上组合；集流体为金属集流体、碳涂层金属集流体、泡沫结构金属集流体和碳基集流体中的一种；其中：碳基集流体的成分为碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维中的一种或两种以上组合。4.根据权利要求1所述的基于凝胶电解质的柔性一体化电极，其特征在于，多孔凝胶电解质层的基体成分，即正、负电极极片中粘结剂成分为聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯
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六氟丙烯(PVDF
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HFP)、偏氟乙烯
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三氟乙烯
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氯氟乙烯(P(VDF
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TrFE
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CFE))、聚(偏氟乙烯
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三氟氯乙烯)(P(VDF
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CTFE))、聚(偏氟乙烯
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三氟乙烯)(P(VDFTrFE))中的一种或两种以上组合；溶剂为N，N
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二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮及N
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甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或两种以上组合。5.根据权利要求4所述的基于凝胶电解质的柔性一体化电极，其特征在于，多孔凝胶电解质利用无机纳米填...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰，石颖，杨慧聪，高煦宁，成会明，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：