技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲(chǔ)能電池領(lǐng)域中新型全固態(tài)鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以PEO為粘結(jié)劑的固態(tài)鋰電池電極制備方法。

背景技術(shù)：

聚合物鋰離子電池因其具有工作電壓大、比能量高、循環(huán)性能好、無記憶、無污染等優(yōu)異性能而引起科研工作者廣泛的關(guān)注。目前聚合物鋰離子電池作為儲(chǔ)能裝置在手機(jī)、新能源汽車等方面的應(yīng)用日益受到重視。聚氧化乙烯（PEO）是聚合物電解質(zhì)最常見的基體，能溶解高濃度的鋰鹽，形成聚合物固態(tài)電解質(zhì)。通常人們對(duì)聚合物鋰離子電池的研究主要集中在提高聚合物電解質(zhì)離子電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定窗口和機(jī)械性能等方面。但實(shí)際上影響聚合物鋰離子電池電導(dǎo)率和安全性最主要的因素之一就是電極/聚合物電解質(zhì)界面特性。因此如何提高電極/電解質(zhì)界面相容性，減少界面阻抗對(duì)聚合物鋰電池性能的提高十分重要。

對(duì)于PEO聚合物電解質(zhì)，目前主要通過共混、共聚、交聯(lián)、形成枝狀聚合物、添加無機(jī)/有機(jī)填料、增塑劑、改變摻雜鹽等改性方法，提高離子電導(dǎo)率，改善電極/電解質(zhì)界面相容性。可以看出，這些措施主要是針對(duì)聚合物電解質(zhì)本身，而忽略了電極/電解質(zhì)界面中的“電極”部分。電極作為聚合物鋰離子電池界面性能研究的對(duì)象之一，其結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)等都會(huì)對(duì)電池的界面性能產(chǎn)生影響。

目前聚合物鋰離子電池中電極制作方法同傳統(tǒng)液態(tài)電極制作方法相似，其中粘結(jié)劑的選擇十分重要，因?yàn)槠胀ǖ恼辰Y(jié)劑如PVDF長時(shí)間在高溫下工作性能變差。考慮到這些，本發(fā)明通過將PEO作為電極的粘結(jié)劑來提高電極/電解質(zhì)界面相容性，降低界面阻抗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)聚合物鋰離子電池電極/電解質(zhì)界面相容性差的問題，以PEO作為電極的粘結(jié)劑，以提高電極材料的離子電導(dǎo)率，優(yōu)化電極與電解質(zhì)之間的界面穩(wěn)定性，降低界面阻抗，同時(shí)代替高溫性能差的傳統(tǒng)的PVDF

等粘結(jié)劑。

一種以PEO為粘結(jié)劑的固態(tài)鋰電池電極制備方法，包括以下步驟：

步驟1）將電極材料、導(dǎo)電劑、PEO、鋰鹽、無機(jī)填料以一定比例溶解在乙腈溶劑中；

步驟2）進(jìn)行混合溶劑攪拌；

步驟3）待攪拌均勻后，涂覆到集流體上，獲得以PEO為粘結(jié)劑的電極。

上述的電極材料可以是正極材料，如LiCoO₂、LiFePO₄等，也可以是負(fù)極材料，如石墨、硅碳等，質(zhì)量比為 60~80%。

上述的PEO分子量可選擇在2000~4000000范圍內(nèi)，質(zhì)量比為10~30%。

上述的鋰鹽可以選擇LiCF₃SO₃、LiClO₄、LiPF₆、LiI等中的一種或多種，質(zhì)量比為2~10%

上述的無機(jī)填料可以選擇納米Al₂O₃、納米SiO₂等中的一種或多種。質(zhì)量比為0.5~5%。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明制備的固態(tài)鋰電池電極，以PEO代替?zhèn)鹘y(tǒng)PVDF等傳統(tǒng)粘結(jié)劑，不僅可以提高電極材料的離子電導(dǎo)率，優(yōu)化電極與電解質(zhì)之間的界面穩(wěn)定性，降低界面阻抗，還可以規(guī)避PVDF等傳統(tǒng)粘結(jié)劑在高溫下工作性能差的缺點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)例1以PEO為粘結(jié)劑的LiFePO4正極SEM圖片。

圖2為本發(fā)明實(shí)例1 PEO- LiFePO₄/PEO聚合物電解質(zhì)/Li 小扣電池壽命圖。

圖3為以PEO為粘結(jié)劑的LiCoO₂正極極片SEM圖。

圖4為PEO-LiCoO₂/PEO聚合物電解質(zhì)/Li小扣電池充放電曲線。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步地說明。

實(shí)施例1：

以PEO為粘結(jié)劑的磷酸鐵鋰正極制備：稱取0.17g PEO（分子量200 0000）、0.04g LiTFSI 和0.01g 納米Al₂O₃ 加入到NMP溶劑中，磁力攪拌均勻后，再加入0.7g LiFePO₄ 和0.1g super P，磁力攪拌均勻后，將上述漿料涂布到鋁箔上，烘干后輥壓，即得到以PEO為粘結(jié)劑的磷酸鐵鋰正極極片。如圖1所示。

以PEO為粘結(jié)劑的LiFePO₄小扣電池制備：將上述得到以PEO為粘結(jié)劑的磷酸鐵鋰正極極片沖切成Φ14的圓片，以金屬鋰為負(fù)極，PEO聚合物電解質(zhì)為隔膜，組裝成小扣電池，在80℃下，進(jìn)行充放電測(cè)試，性能如圖2所示。

實(shí)施例2：

以PEO為粘結(jié)劑的鈷酸鋰正極制備：稱取0.17g PEO（分子量200 0000）、0.04g LiTFSI 和0.01g 納米Al₂O₃ 加入到NMP溶劑中，磁力攪拌均勻后，再加入0.7g LiCoO₂ 和0.1g super P，磁力攪拌均勻后，將上述漿料涂布到鋁箔上，烘干后輥壓，即得到以PEO為粘結(jié)劑的鈷酸鋰正極極片。如圖3所示。

以PEO為粘結(jié)劑的LiCoO₂小扣電池制備：將上述得到以PEO為粘結(jié)劑的鈷酸鋰正極極片沖切成Φ14的圓片，以金屬鋰為負(fù)極，PEO聚合物電解質(zhì)為隔膜，組裝成小扣電池，在80℃下，進(jìn)行充放電測(cè)試，性能如圖4所示。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。