[发明专利]一种一体化复合电极材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一体化复合电极材料，其特征在于，所述复合电极材料包括活性物质的电极极片和位于所述电极极片表层的且与电极极片表层成一体化结构的固态电解质层，所述固态电解质层的材料包括固态电解质和锂盐，所述固态电解质为聚合物电解质和/或有机/无机复合固态电解质。

2.根据权利要求1所述的一体化复合电极材料，其特征在于，所述活性物质选自氟化碳、硫、二氧化锰、钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、石墨、硅碳、中间相碳微球和钛酸锂中的一种或几种的混合物；

所述电极极片材料中包括导电剂和粘结剂；

所述聚合物电解质选自聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚二甲基硅氧烷中的一种或几种的混合物；

所述有机/无机复合固态电解质中的无机相选自惰性填料和/或具有离子传导作用的活性填料，所述惰性填料选自SiO₂、Al₂O₃、BaTiO₃、TiO₂、LiAlO₂、MgO、ZrO₂、Li_4-xMg_xSiO₄、Li_4-xCa_xSiO₄和离子态玻璃中的一种或几种的混合物，所述活性填料选自氧化物或硫化物无机固态电解质，例如选自锂镧钛氧、磷酸钛铝锂、Li₂S-P₂S₅中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的一体化复合电极材料，其特征在于，所述固态电解质层中的锂盐选自LiClO₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiBF₄、LiAlCl₄、LiSCN、LiTaF₆、LiSnF₆、LiGeF₆、LiCF₃SO₃、LiN(SO₂CF₃)₂、LiTFSI、LiTf中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一体化复合电极材料，其特征在于：所述固态电解质层的厚度为1-50μm。

5.权利要求1所述一体化复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)制备或准备成型的包含活性物质的电极极片；

(2)将选自聚合物电解质和/或有机/无机复合固态电解质的固态电解质与锂盐在溶剂中溶解分散，制备得到纺丝溶液；

(3)以上述电极极片作为静电纺丝接收端，将上述纺丝溶液在电极极片上纺丝成膜后干燥，得到所述复合电极材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述电极极片中含有导电剂，所述导电剂的含量不小于电极极片质量的1wt％；

所述电极极片为带有支撑材料的电极极片或者自支撑极片。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述纺丝溶液中聚合物电解质的浓度为5-15wt％；

所述锂盐和聚合物电解质的质量比为(0.05-0.5):1；

所述有机/无机复合固态电解质和聚合物电解质的比例为(0-0.5):1。

所述溶剂选自DMF和乙腈中的至少一种。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述静电纺丝的电压为10-25kV；

所述静电纺丝过程中电极极片与纺丝的接收距离为10-20cm；

所述静电纺丝的温度为0-40℃；

所述静电纺丝过程中，环境湿度为15-45％RH。