[发明专利]一种复合电极材料、其制备方法和全固态锂电池

说明书

本发明提供了一种复合电极材料，包括电极材料和包覆在所述电极材料上的硫化物电解质，所述硫化物电解质的化学式为式(I)～(III)中的一种或几种。本发明将硫化物电解质包覆在电极材料表面，这种结构能够有效改善电解质相与电极相界面间离子输运的界面问题，提高锂离子在电极材料表面的传输效率，减小电解质相与电极相界面间的离子运输电阻，从而改善电极材料的循环性能和倍率性能。实验结果表明，以本发明中的复合电极材料组装的全固态锂电池，在充放电循环50次后，电池比容量由最初的600mAhg^‑1左右下降到了550mAhg^‑1左右，下降程度小，说明本发明提供的复合电极材料能够有效提高电池的电化学性能。

技术领域

本发明属于全固态锂电池领域，尤其涉及一种复合电极材料、其制备方法和全固态锂电池。

背景技术

锂离子电池因具有输出电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、无记忆效应等特点，作为主要的储能器件已成功应用于移动电源领域。传统的锂离子充电电池采用的是有机电解液，但因有过度充电、内部短路等异常时可能导致电解液发热，有自燃或爆炸的危险，而将有机电解液以固态电解质取代，形成全固态锂电池。全固态锂电池比传统的使用有机电解液的锂电池更安全、使用寿命更长。

目前，对于全固态锂二次电池的研究，按电解质区分主要包括两大类：一类是以有机聚合物电解质组成的锂二次电池，也称为聚合物全固态锂电池；另一类是以无机固体电解质组成的锂二次电池，又称为无机全固态锂电池。其中，聚合物全固态锂电池的优点是安全性高、能够制备成各种形状、通过卷对卷的方式制备相对容易。但是，该类电池作为大容量化学电源进入储能领域仍有一段距离，主要存在的问题包括电解质和电极的界面不稳定、高分子固体电解质容易结晶、适用温度范围窄以及力学性能有待进一步提升。

而无机固体电解质材料具有机械强度高，不含易燃、易挥发成分，不存在漏液现象，并且抗温度性能好等特点；同时，无机材料处理容易实现大规模制备，以满足大尺寸电池的需要，还可以制备成薄膜，易于将锂电池小型化；而且由无机材料组装的薄膜无机固体电解质锂电池具有超长的储存寿命和循环性能，是各类微型电子产品电源的最佳选择。但是，现有的采用无机固态电解质的全固态锂电池的电化学性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合电极材料、其制备方法和全固态锂电池，本发明提供的复合电极材料制成的全固态锂电池具有较好的电化学性能。

本发明提供一种复合电极材料，包括电极材料和包覆在所述电极材料上的硫化物电解质。

所述硫化物电解质的化学式为式(I)～(III)中的一种或几种；

aLi₂S·(100-a-c)X_bS_n·cY (I)；

0<a<100，b为0、1或2，n为2b或2b+1，0≤c<100-a，X为B³⁺、P³⁺、P⁵⁺、Si⁴⁺或Ge⁴⁺，Y为LiI、LiBr、Li₃PO₄、Li₄SiO₄、P₂O₅、GeS₂或P₂S₃；

Li_10+a′X′_1+a′P_2-a′S₁₂ (II)；

X′选自第三、第四或第五主族元素中的一种或几种；

0≤a′≤1；