CN109494350A - 一种电极、制备方法及锂离子电池 - Google Patents

一种电极、制备方法及锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电极、制备方法及锂离子电池。所述电极包括活性物质、固体电解质、导电炭和粘结剂，所述活性物质、固体电解质、导电炭和粘结剂的质量比为5‑8：1‑3：0.5‑1.5：0.2‑1.5，所述电极的厚度是300‑1500μm，所述电极通过冷烧结方法制备，烧结温度≤200℃。本发明采用冷烧结法制备电极，电极被烧结成为一个致密的整体，有着极高的振实密度和负载量，有利于锂离子的传输，并且在整个过程中并不使用污染大、价格高的有机溶剂而是使用水作为溶剂，在200℃以下低温烧结，有着环保节能，经济等优点。

Description

一种电极、制备方法及锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电极、制备方法及锂离子电池。
背景技术
随着电动汽车以及各种电子产品的飞速发展，人们已经越来越不满足于传统锂离子电池系统安全性差，能量密度低，价格高，制备过程污染大等一系列缺点。提高电极厚度和活性物质负载量是提高能量密度的有效方法之一，增大电极厚度能够有效增大活性物质占电池总体质量的比例，并且能大幅降低电池制备的成本。然而对于厚的电极的制备则存在着问题一系列的问题，电极厚度的上升会使得锂离子和电子的传输路径变长，使得传输过程中离子和电子受到的阻碍增大，当使用传统涂覆方法制备电极时，100μm厚的电极已经在性能上产生了明显下降并且产生了严重的粉化现象。
传统锂离子电池电极的制备方法是采用浆料配制、金属箔表面涂覆，电极内部在溶剂挥发时产生大量的空洞和疏松的结构，因此在厚度大于100μm时容易产生电极开裂粉化等问题，对电池的循环性能有很大的损害，因而无法用这种方法制备高能量密度的电池。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电极、制备方法及锂离子电池，所述电极为一个致密的电极，有着极高的振实密度和负载量，有利于锂离子的传输。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第一方面提供一种电极，所述电极包括活性物质、固体电解质、导电炭和粘结剂，所述活性物质、固体电解质、导电炭和粘结剂的质量比为5-8：1-3：0.5-1.5：0.2-1.5，所述电极的厚度是300-1500μm，所述电极通过冷烧结方法制备，烧结温度≤200℃。
在本发明的一些实施方式中，所述活性物质、固体电解质、导电炭和粘结剂的质量比为5-8：1-3：0.5-1.5：0.2-1.5。
在本发明的一些实施方式中，所述电极的厚度400-800μm。
在本发明的一些实施方式中，所述电极选自正极片或负极片，所述正极片包括正极活性物质，所述负极片包括负极活性物质。
在本发明的一些实施方式中，所述正极活性物质选自钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂，锂镍钴氧、锂镍锰氧、锂镍钴锰氧的一种或几种。
在本发明的一些实施方式中，所述负极活性物质选用钛酸锂。
在本发明的一些实施方式中，所述固体电解质选自石榴石型结构的氧化物，所述石榴石型结构的氧化物选自GaxLi7-3xLa3Zr2O12，其中0≤x≤0.5，优选选自Ga0.25Li6.25La3Zr2O12和/或Li7La3Zr2O12。
在本发明的一些实施方式中，所述粘结剂为水溶性粘结剂，所述粘结剂在水中的粘度是2000-8000mPa·s，所述粘结剂选自聚氧化乙烯、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、聚维酮中的一种或几种。
本发明的第二方面提供一种电极的制备方法，包括：提供粘结剂的水溶液，将活性物质、固体电解质和导电炭分散于所述水溶液中，将混合物倒入模具，于温度≤200℃下烧结。
本发明的第三方面提供本发明第一方面所述的电极在锂离子电池制备中的用途。
本发明的第四方面提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片、电解液和隔膜，所述正极片和/或负极片为本发明第一方面的电极。
附图说明
图1是本发明电极和传统制备电极的对比图。
图2是本发明电极扫描电子显微镜图。
图3是本发明电极(使用PEO作为粘结剂)组成的LCO/Li半电池和传统制备电极组成的LCO/Li半电池在0.1C下的充放电曲线对比图。
图4是本发明电极(使用PEO作为粘结剂)组成的LCO/Li半电池和传统制备电极组成的LCO/Li半电池在0.1C下的循环性能图。
图5是本发明电极(使用PVA作为粘结剂)组成的LCO/Li半电池在0.2C下的充放电曲线图。
图6是本发明电极(使用PVA作为粘结剂)组成的LCO/Li半电池在0.2C下的循环性能图。
图7是本发明电极(使用PEO作为粘结剂)组成的LTO/Li半电池在0.1C下的充放电曲线对比图。
图8是本发明电极(使用PEO作为粘结剂)组成的LTO/Li半电池在0.1C下的循环性能图。
图9是本发明电极(使用PEO作为粘结剂)组成的LCO/LTO全电池在0.1C下的充放电曲线图。
图10是本发明电极(使用PEO作为粘结剂)制备的LCO/LTO全电池在0.1C下的循环性能图。
具体实施方式
下面详细说明根据本发明的电极、制备方法及锂离子电池。
本发明的第一方面提供一种电极，所述电极包括活性物质、固体电解质、导电炭和粘结剂，所述活性物质、固体电解质、导电炭和粘结剂的质量比为5-8：1-3：0.5-1.5：0.2-1.5，所述电极的厚度是300-1500μm，所述电极通过冷烧结方法制备，烧结温度≤200℃。
本发明所提供的电极，采用冷烧结制备，冷烧结是指在低于200℃的温度下烧结，并且辅助以少量溶剂和高温高压，通过表面能的协同作用达到使陶瓷颗粒致密化的过程。传统的烧结温度需要高于1000℃，而本发明的温度低于200℃，并且使用水作为溶剂，节能环保，成本低廉。采用冷烧结可以制备厚度高达1500μm的电极片，并且电极被烧结成为一个致密的整体，有着极高的振实密度和负载量，有利于锂离子的传输。
本发明所提供的电极，所述活性物质、固体电解质、导电炭和粘结剂的质量比优选为7-8：1-2：0.5-0.8：0.2-0.7。
本发明所提供的电极，所述电极的厚度400-800μm。
本发明所提供的电极，所述电极选自正极片或负极片，所述正极片包括正极活性物质，所述负极片包括负极活性物质。
本发明所提供的电极，所述正极活性物质选自钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂，锂镍钴氧、锂镍锰氧、锂镍钴锰氧的一种或几种。
本发明所提供的电极，所述正极活性物质优选选自钴酸锂和/或磷酸铁锂。
本发明所提供的电极，所述负极活性物质选用钛酸锂。
本发明所提供的电极，所述固体电解质选自石榴石型结构的氧化物。可表示为所述石榴石型结构的氧化物选自GaxLi7-3xLa3Zr2O12，其中0≤x≤0.5，优选选自Ga0.25Li6.25La3Zr2O12和/或Li7La3Zr2O12。Ga0.25Li6.25La3Zr2O12具有安全性高的特点，质地致密并且具有较高的硬度和强度。
本发明所提供的电极，所述粘结剂为水溶性粘结剂，所述粘结剂在水中的粘度是2000-8000mPa·s，所述粘结剂选自聚氧化乙烯、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、聚维酮中的一种或几种。在整个过程中并不使用污染大、价格高的有机溶剂而是使用水作为溶剂，环保、经济。
本发明的第二方面提供一种电极的制备方法，采用冷烧结的方法制备，包括：提供粘结剂的水溶液，将活性物质、固体电解质和导电炭分散于所述水溶液中，将混合物倒入模具，于温度≤200℃下烧结。
本发明第二方面提供的电极的制备方法，包括如下技术特征中的一个或多个：
A1)400-800MPa压力下，
A2)以4-6℃/min升温，
A3)150-200℃烧结，
A4)保温20-60min，
A5)冷却。
本发明第二方面提供的电极的制备方法，还可以包括将得到的电极片经过喷金2-8min后60-80℃干燥彻底去除水分的步骤。本步骤的目的是给予电极一个集流体，并减少水与电解液产生的副反应，使得其充安全性，能量密度等性能更加优越。
本发明的电极的制备方法，可以用来制备正极片或负极片。
本发明的正极片的制备方法，包括：
(1)将粘结剂溶于去离子水中，配置为10％的水溶液。
(2)分别把各个原料粉末以正极活性物质：固体电解质：导电炭：粘结剂＝5-8：1-3：0.5-1.5：0.2-1.5的质量比在研钵中搅拌均匀混合，再加入15％-35％的去离子水。
(3)将混合好的浆料倒入模具中加以400-800MPa的压力，并以4-6℃/min的升温速率升温至150-200℃并保温20-60min后冷却。
(4)得到的电极片经过喷金2-8min，60-80℃干燥。
本发明的负极片的制备方法，包括：
(1)将粘结剂溶于去离子水中，配置为10％的水溶液。
(2)分别把各个原料粉末以负极活性物质：固体电解质：导电炭：粘结剂＝5-8：1-3：0.5-1.5：0.2-1.5的质量比在研钵中搅拌均匀混合，再加入15％-35％的去离子水。
(3)将混合好的浆料倒入模具中加以400-800MPa的压力，并以4-6℃/min的升温速率升温至150-200℃并保温20-60min后冷却。
(4)得到的电极片经过喷金2-8min，60-80℃干燥。
本发明的第三方面提供本发明第一方面所述的电极在锂离子电池制备中的用途，包括锂锂离子半电池、锂离子全电池制备的用途等。
本发明的第四方面提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片、电解液和隔膜，所述正极片和/或负极片为本发明第一方面的电极。
本发明的有益效果：
本发明采用冷烧结法制备电极，可以制备厚度为300-1500μm的电极片，电极被烧结成为一个致密的整体，有着极高的振实密度和负载量，有利于锂离子的传输，并且在整个过程中并不使用污染大、价格高的有机溶剂而是使用水作为溶剂，在200℃以下低温烧结，有着环保节能，经济等优点。
以下结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例进一步详细描述本发明。但是，应当理解的是，本发明的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限制本发明，且本发明的实施例并不局限于说明书中给出的实施例。实施例中未注明具体实验条件或操作条件的按常规条件制作，或按材料供应商推荐的条件制作。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
在下述实施例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得。
一、电极的制备
(一)正极片的制备
实施例1
称取18g去离子水和2g聚氧化乙烯(PEO)配制成10％的聚氧化乙烯水溶液。称取2g上述溶液至研钵中，并加入3.2g钴酸锂(LCO)、0.4g锂镧锆镓氧(LLZGO)粉末、0.2g超导炭黑(ECP600JD)以及0.5g去离子水，搅拌混合20min。取混合之后的浆料0.3g放入模具中加压570mPa并且以5℃/min的速度升温至180℃并且保持30min，之后自然冷却得到约400μm厚的电极片。将电极片表面打磨至光滑，并喷金5min并且放入60℃真空烘箱干燥24h，之后放入氩气手套箱中80℃干燥2h。
实施例2
称取9g去离子水和1g聚氧化乙烯(PEO)配制成10％的聚氧化乙烯水溶液。称取1g上述溶液至研钵中，并加入1.6g钴酸锂(LCO)、0.2g锂镧锆镓氧(LLZGO)粉末、0.1g超导炭黑(ECP600JD)以及0.3g去离子水，搅拌混合10min。取混合之后的浆料0.5g放入模具中加压570mPa并且以6℃/min的速度升温至200℃并且保持30min，之后自然冷却得到约600μm厚的电极片。将电极片表面打磨至光滑，并喷金5min并且放入60℃真空烘箱干燥24h，之后放入氩气手套箱中80℃干燥2h。
实施例3
称取18g去离子水和2g聚氧化乙烯(PEO)配制成10％的聚氧化乙烯水溶液。称取2g上述溶液至研钵中，并加入3.2g钴酸锂(LCO)、0.4g锂镧锆镓氧(LLZGO)粉末、0.2g超导炭黑(ECP600JD)以及0.6g去离子水，搅拌混合20min。取混合之后的浆料0.7g放入模具中加压570mPa并且以6℃/min的速度升温至200℃并且保持30min，之后自然冷却得到约900μm厚的电极片。将电极片表面打磨至光滑，并喷金5min并且放入60℃真空烘箱干燥24h，之后放入氩气手套箱中80℃干燥4h。
实施例4
称取9g去离子水和1g聚氧化乙烯(PEO)配制成10％的聚氧化乙烯水溶液。称取1g上述溶液至研钵中，并加入1.6g钴酸锂(LCO)、0.2g锂镧锆镓氧(LLZGO)粉末、0.1g超导炭黑(ECP600JD)以及0.3g去离子水，搅拌混合10min。取混合之后的浆料0.9g放入模具中加压570mPa并且以6℃/min的速度升温至200℃并且保持30min，之后自然冷却得到约1300μm厚的电极片。将电极片表面打磨至光滑，并将该电极片喷金5min并且放入60℃真空烘箱干燥24h，之后放入氩气手套箱中80℃干燥2h。
实施例5
称取9g去离子水和1g聚氧化乙烯(PEO)配制成10％的聚氧化乙烯水溶液。称取1g上述溶液至研钵中，并加入1.6g钴酸锂(LCO)、0.2g锂镧锆镓氧(LLZGO)粉末、0.1g超导炭黑(ECP600JD)以及0.3g去离子水，搅拌混合10min。取混合之后的浆料1.1g放入模具中加压720mPa并且以6℃/min的速度升温至200℃并且保持30min，之后自然冷却得到约1500μm厚的电极片。将电极片表面打磨至光滑，并喷金5min并且放入60℃真空烘箱干燥24h，之后放入氩气手套箱中80℃干燥2h。
实施例6
称取9g去离子水和1g聚乙烯醇(PVA)配制成10％的聚乙烯醇水溶液。称取1g上述溶液至研钵中，并加入1.6g钴酸锂(LCO)、0.2g锂镧锆镓氧(LLZGO)粉末、0.1g超导炭黑(ECP600JD)以及0.3g去离子水，搅拌混合10min。取混合之后的浆料0.4g放入模具中加压720mPa并且以5℃/min的速度升温至200℃并且保持30min，之后自然冷却得到约500μm厚的电极片。将电极片表面打磨至光滑，并喷金5min并且放入60℃真空烘箱干燥24h，之后放入氩气手套箱中80℃干燥2h。
对比例1
传统制备电极的制备方法：称取8g钴酸锂(LCO)粉末、1g导电炭黑(Super C60)、1g聚偏氟乙烯(PVDF)以及6ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)倒入容器中使用磁力搅拌器或匀浆机以两千转每分钟进行搅拌五分钟，得到浆料。将制备好的浆料均匀涂布于铝箔上，在60℃的真空烘箱中干燥18个小时，再通过辊压机压制，使其厚度变为原先的三分之二，并剪裁、冲孔为所需的形状。之后再放入60℃的真空烘箱中干燥10个小时，转移如手套箱备用。
图1是本发明电极和传统制备电极的对比图，从图1可以看出：本发明的电极相比传统电极是致密的，晶界处LLZGO的颗粒和PEO的网络能形成连续、快速的锂离子传输通道，对于电极循环性能以及容量密度有种很好的提高作用。
图2是本发明电极的扫描电子显微镜图(实施例3)，从图2可以看出钴酸锂的颗粒致密有序地排列在电极中，并且钴酸锂颗粒没有明显的裂痕和团聚现象。
(二)负极片的制备
实施例7
称取18g去离子水和2g聚氧化乙烯(PEO)配制成10％的聚氧化乙烯水溶液。称取2g上述溶液至研钵中，并加入2.8g钛酸锂(LTO)、0.8g锂镧锆镓氧(LLZGO)粉末、0.2g超导炭黑(ECP600JD)以及0.5g去离子水，搅拌混合20min。取混合之后的浆料0.6g放入模具中加压720mPa并且以5℃/min的速度升温至180℃并且保持30min，之后自然冷却得到约800μm厚的电极片。将电极片表面打磨至光滑，并喷金5min并且放入60℃真空烘箱干燥24h，之后放入氩气手套箱中80℃干燥2h。
实施例8
称取18g去离子水和2g聚氧化乙烯(PEO)配制成10％的聚氧化乙烯水溶液。称取2g上述溶液至研钵中，并加入2.8g钛酸锂(LTO)、0.8g锂镧锆镓氧(LLZGO)粉末、0.2g超导炭黑(ECP600JD)以及0.5g去离子水，搅拌混合20min。取混合之后的浆料0.7g放入模具中加压720mPa并且以5℃/min的速度升温至180℃并且保持30min，之后自然冷却得到约900μm厚的电极片。将电极片表面打磨至光滑，并喷金5min并且放入60℃真空烘箱干燥24h，之后放入氩气手套箱中80℃干燥2h。
实施例9
称取9g去离子水和1g聚氧化乙烯(PEO)配制成10％的聚氧化乙烯水溶液。称取1g上述溶液至研钵中，并加入1.6g钴酸锂(LCO)、0.2g锂镧锆镓氧(LLZGO)粉末、0.1g超导炭黑(ECP600JD)以及0.3g去离子水，搅拌混合10min。取混合之后的浆料0.7g放入模具中加压720mPa并且以5℃/min的速度升温至200℃并且保持30min，之后自然冷却得到约1000μm厚的电极片。将电极片表面打磨至光滑，并喷金5min并且放入60℃真空烘箱干燥24h，之后放入氩气手套箱中80℃干燥2h。
实施例10
称取18g去离子水和2g聚氧化乙烯(PEO)配制成10％的聚氧化乙烯水溶液。称取2g上述溶液至研钵中，并加入2.8g钛酸锂(LTO)、0.8g锂镧锆镓氧(LLZGO)粉末、0.2g超导炭黑(ECP600JD)以及0.5g去离子水，搅拌混合20min。取混合之后的浆料0.7g放入模具中加压7200mPa并且以5℃/min的速度升温至180℃并且保持30min，之后自然冷却得到约1000μm厚的电极片。将电极片表面打磨至光滑，并喷金5min并且放入60℃真空烘箱干燥24h，之后放入氩气手套箱中80℃干燥2h。
二、电池的制备及性能测试
(一)LCO/Li半电池的制备及性能测试
实施例11
将实施例1制备的电极在手套箱中组装为2032纽扣电池并且加入200微升1mol/L的LiPF6的EC+DEC(1:1)溶液作为电解液，并且在常温下静止24h。在常温下0.1C恒流充电至4.2V再放电至3.0V，并进行多次充放电实验，得到比容量为14.2mAh cm-2并且其循环50次之后的保持率为99.4％。测试结果详见图3、图4和表1。
实施例12
将实施例2制备的电极在手套箱中组装为2032纽扣电池并且加入200微升1mol/L的LiPF6的EC+DEC(1:1)溶液作为电解液，并且在常温下静止24h。在常温下0.1C恒流充电至4.2V再放电至3.0V，并进行多次充放电实验，得到比容量为17.0mAh cm-2并且其循环50次之后的保持率为92.9％。测试结果详见图3、图4和表1。
实施例13
将实施例3制备的电极在手套箱中组装为2032纽扣电池并且加入250微升1mol/L的LiPF6的EC+DEC(1:1)溶液作为电解液，并且在常温下静止24h。在常温下0.1C恒流充电至4.2V再放电至3.0V，并进行多次充放电实验，得到比容量为19.5mAh cm-2并且其循环50次之后的保持率为77.2％。测试结果详见图3、图4和表1。
实施例14
将实施例4制备的电极在手套箱中组装为2032纽扣电池并且加入200微升1mol/L的LiPF6的EC+DEC(1:1)溶液作为电解液，并且在常温下静止24h。在常温下0.1C恒流充电至4.2V再放电至3.0V，并进行多次充放电实验，得到比容量为26.6mAh cm-2并且其循环50次之后的保持率为64.6％。测试结果详见图3、图4和表1。
实施例15
将实施例5制备的电极在手套箱中组装为2032纽扣电池并且加入200微升1mol/L的LiPF6的EC+DEC(1:1)溶液作为电解液，并且在常温下静止24h。在常温下0.1C恒流充电至4.2V再放电至3.0V，并进行多次充放电实验，得到比容量为28.6mAh cm-2并且其循环50次之后的保持率为32.4％。测试结果详见图3、图4和表1。
实施例16
将实施例6制备的电极在手套箱中组装为2032纽扣电池并且加入200微升1mol/L的LiPF6的EC+DEC(1:1)溶液作为电解液，并且在常温下静止24h。在常温下0.2C恒流充电至4.4V再放电至3.0V，并进行多次充放电实验，得到比容量为5.7mAh cm-2并且其循环50次之后的保持率为62.6％。测试结果详见图5、图6和表1。
对比例2
将对比例1制备的电极在手套箱中组装为2032纽扣电池并且加入60微升1mol/L的LiPF6的EC+DEC(1:1)溶液作为电解液，并且在常温下静止24h。在常温下0.1C恒流充电至4.2V再放电至3.0V，并进行多次充放电实验，得到比容量为1.7mAh cm-2并且其循环50次之后的保持率为81.9％。测试结果详见图3、图4和表1。
图3是本发明电极(使用PEO作为粘结剂)组成的LCO/Li半电池和传统制备电极组成的LCO/Li半电池在0.1C下的充放电曲线对比图，从图中可以看出本发明不同厚度的电极制备LCO/Li半电池有着良好的充放电性能和稳定的充放电平台。
图4是本发明电极(使用PEO作为粘结剂)组成的LCO/Li半电池和传统制备电极组成的LCO/Li半电池在0.1C下的循环性能图，从图中可以看出本发明不同厚度的电极制备LCO/Li半电池都拥有一个极高的面积比容量，并且在50次循环下还能有一个较好的循环保持率。而传统制备的电极的面积比容量较差，并且其在50次循环下的保持率也偏低。
图5是本发明电极(使用PVA作为粘结剂)组成的LCO/Li半电池在0.2C下的充放电曲线图，从图中可以看出本发明电极制备LCO/Li半电池有着良好的充放电性能和稳定的充放电平台。
图6是本发明电极(使用PVA作为粘结剂)组成的LCO/Li半电池在0.2C下的循环性能图，从图中可以看出本发明电极制备LCO/Li半电池拥有一个极高的面积比容量，并且在50次循环下还能有一个较好的循环保持率。
(二)LTO/Li半电池的制备及性能测
实施例17
将实施例7制备的电极在手套箱中组装为2032纽扣电池并且加入200微升1mol/L的LiPF6的EC+DEC(1:1)溶液作为电解液，并且在常温下静止24h。在常温下0.1C恒流充电至2.5V再放电至1.0V，并进行多次充放电实验，得到比容量为12.5mAh cm-2并且其循环50次之后的保持率为81.0％。测试结果详见图7、图8和表1。
实施例18
将实施例8制备的电极在手套箱中组装为2032纽扣电池并且加入200微升1mol/L的LiPF6的EC+DEC(1:1)溶液作为电解液，并且在常温下静止24h。在常温下0.1C恒流充电至2.5V再放电至1.0V，并进行多次充放电实验，得到比容量为11.9mAh cm-2并且其循环50次之后的保持率为74.7％。测试结果详见图7、图8和表1。
图7是本发明电极(使用PEO作为粘结剂)组成的LTO/Li半电池在0.1C下的充放电曲线对比图，从图中可以看出本发明不同厚度的电极制备LTO/Li半电池有着良好的充放电性能和稳定的充放电平台。
图8是本发明电极(使用PEO作为粘结剂)组成的LTO/Li半电池在0.1C下的循环性能图，从图中可以看出本发明不同厚度的电极制备LTO/Li半电池拥有一个极高的面积比容量，并且在50次循环下还能有一个较好的循环保持率。
(三)LCO/LTO全电池的制备及性能测试
实施例19
将实施例9和10制备的电极在手套箱中组装为2032纽扣电池并且加入400微升1mol/L的LiPF6的EC+DEC(1:1)溶液作为电解液，并且在常温下静止24h。在常温下0.1C恒流充电至2.8V再放电至1.5V，并进行多次充放电实验，得到比容量为14.4mAh cm-2并且其循环30次之后的保持率为67.7％。测试结果详见图9、图10和表1。
图9是本发明电极(使用PEO作为粘结剂)组成的LCO/LTO全电池在0.1C下的充放电曲线图，从图7可以看出本发明电极制备的全电池有着良好的充放电性能和稳定的平台。
图10是本发明电极(使用PEO作为粘结剂)制备的LCO/LTO全电池在0.1C下的循环性能图，从图8可以看出本发明电极制备的全电池也能保持一个极高的面积比容量，并且在30次循环下还能有一个较好的循环保持率。
表1实施例11-19比容量和循环后容量保持率的测试结果
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电极，所述电极包括活性物质、固体电解质、导电炭和粘结剂，所述活性物质、固体电解质、导电炭和粘结剂的质量比为5-8：1-3：0.5-1.5：0.2-1.5，所述电极的厚度是300-1500μm，所述电极通过冷烧结方法制备，烧结温度≤200℃。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述电极的厚度400-800μm。
3.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述电极选自正极片或负极片，所述正极片包括正极活性物质，所述负极片包括负极活性物质。
4.根据权利要求3所述的电极，其特征在于，所述正极活性物质选自钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、锂镍钴氧、锂镍锰氧、锂镍钴锰氧的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的电极，其特征在于，所述负极活性物质选自钛酸锂。
6.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述固体电解质选自石榴石型结构的氧化物，所述石榴石型结构的氧化物选自GaxLi7-3xLa3Zr2O12，其中0≤x≤0.5，优选选自Ga0.25Li6.25La3Zr2O12和/或Li7La3Zr2O12。
7.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述粘结剂为水溶性粘结剂，所述粘结剂在水中的粘度是2000-8000mPa·s，所述粘结剂选自聚氧化乙烯、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、聚维酮中的一种或几种。
8.根据权利要求1-7所述的电极的制备方法，包括：提供粘结剂的水溶液，将活性物质、固体电解质和导电炭分散于所述水溶液中，将混合物倒入模具，于温度≤200℃下烧结。
9.根据权利要求1-7任一项权利要求所述的电极在锂离子电池制备中的用途。
10.一种锂离子电池，包括正极片、负极片、电解液和隔膜，所述正极片和/或负极片为权利要求1-7任一项所述的电极。
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