(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111566711.1 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 上海科技大 学 地址 201210 上海市浦东 新区华夏中路393 号 (72)发明人 刘巍　聂璐　陈邵杰　 (74)专利代理 机构 上海光华专利事务所(普通 合伙) 31219 代理人 沈攀攀　许亦琳 (51)Int.Cl. H01M 10/0565(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种一体化电极-电解质结构及其制备方法 与全固态电池 (57)摘要 本发明涉及电池技术领域， 特别是涉及一种 一体化电极 ‑电解质结构及其制备方法与全固态 电池。 所述方法包括如下步骤： 1)通过冰模板法 制备获得具有垂直孔道的电极； 2)提供聚合物电 解质前驱体浆料； 3)将步骤2)所述聚合物电解质 前驱体浆料注入步骤1)所述电极的垂直孔道中、 且在所述电极的表面溢出， 并采用原位光聚合法 固化所述聚合物电解质前驱体浆料， 制备获得一 体化电极 ‑电解质结构。 本发明使电极和电解质 之间形成良好界面接触， 应用于固态电池在室温 和3mg/cm2的电极活性负载下具有突出的比容量 和循环稳定性， 垂直电极结构有利于提高锂离子 的扩散。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 114267876 A 2022.04.01 CN 114267876 A 1.一种一体化电极 ‑电解质结构的制备 方法， 所述方法包括如下步骤： 1)通过冰 模板法制备获得 具有垂直 孔道的电极； 2)提供聚合物电解质前驱体浆料； 3)将步骤2)所述聚合物电解质前驱体浆料注入步骤1)所述电极的垂直孔道中、 且在所 述电极的表面溢出， 并采用原位光聚合法固化所述聚合物电解质前驱体浆料， 制备获得一 体化电极 ‑电解质结构。 2.如权利要求1所述的一体化电极 ‑电解质结构的制备方法， 其特征在于， 步骤1)中， 通 过冰模板法制备获得具有垂直孔道的电极的具体步骤包括： 将电极材料、 导电剂和粘结剂 分散到水中， 然后涂布在集流体上， 在低 温冷冻介质中使冰晶垂直生长以形成具有垂直排 列的结构， 所述冰晶升华后， 以提供 具有垂直 孔道的电极。 3.如权利要求2所述的一体化电极 ‑电解质结构的制备方法， 其特征在于， 还包括如下 条件的任一项或多 项： A1)所述电极材料选自磷酸铁锂、 钴酸锂、 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、 LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2中的一 种或多种的组合； A2)所述导电剂选自导电碳 黑(Super P)、 乙炔黑、 超导炭黑中的一种或多种的组合； A3)所述粘结剂选自羧甲基纤维素钠； A5)所述集流体选自正极集 流体； 优选的， 所述 正极集流体选自铝箔和/或含碳铝箔； A6)所述电极材 料、 导电剂和粘结剂的质量比为(5～10):(0.5～3)： 1； A7)所述低温冷冻介质选自液氮。 4.如权利要求1所述的一体化电极 ‑电解质结构的制备方法， 其特征在于， 所述聚合物 电解质前驱体浆料 的制备方法包括： 将聚合物电解质、 聚合物电解质添加剂和引发剂混合 以提供聚合物电解质前驱体浆料。 5.如权利要求4所述的一体化电极 ‑电解质结构的制备方法， 其特征在于， 还包括如下 条件的任一项或多 项： B1)所述聚合物电解质选自聚乙二醇双丙烯酸酯、 环氧丙烯酸酯树脂中的一种或多种 的组合； B2)所述聚合物电解质添加剂包括锂盐和琥珀腈； 所述锂盐选自双三氟甲烷磺酰亚胺 锂； B3)所述引发剂选自苯基双(2,4,6 ‑三甲基苯甲酰基)氧化膦、 2 ‑苄基‑2‑二甲基氨基 ‑ 1‑(4‑吗啉苯基)丁酮中的一种或多种的组合。 6.如权利要求4所述的一体化电极 ‑电解质结构的制备方法， 其特征在于， 还包括如下 条件的任一项或多 项： C1)所述聚合物电解质和聚合物电解质添加剂的质量比为1.5： 1～3； C2)所述聚合物电解质和引发剂的质量比为1.5： 0.0 05～0.03。 7.如权利要求1所述的一体化电极 ‑电解质结构的制备方法， 其特征在于， 步骤3)中， 所 述原位光聚合法采用紫外光进行原位固化， 固化的条件包括： 光固化的光波长为350 ‑ 400nm。 8.一种一体化电极 ‑电解质结构， 采用 如权利要求1～7任一项权利要求所述的一体化 电极‑电解质结构的制备 方法制备获得。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114267876 A 29.如权利要求8所述的一体化电极 ‑电解质结构， 其特征在于， 所述一体化电极 ‑电解质 结构包括垂直多孔结构的电极和 填充于所述电极的垂直多孔结构中的第一聚合物电解质 层和设于电极和 第一聚合物电解质层表面的第二聚合物电解质层， 所述第二聚合物电解质 层的厚度为5～ 20 μm。 10.一种全固态电池， 包括如权利要求8所述的一体化电极 ‑电解质结构和负极。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114267876 A 3