[发明专利]复合电极材料及其应用

说明书

本发明公开了复合电极材料及其应用。其中，该复合电极材料包括：电极活性材料，所述电极活性材料包括：电极活性原料，所述电极活性原料为正极活性原料或负极活性原料；氧化物纳米粒，所述氧化物纳米粒分布在所述电极活性原料的表面上；包覆层，所述包覆层包覆在所述电极活性材料上，所述包覆层包括：电解质材料；无机纳米填料，所述无机纳米填料分散在所述电解质材料中；导电剂，所述导电剂分散在所述电解质材料中。由该复合电极材料制备得到的全固态锂离子电池具有界面电阻小、安全性能高、化学稳定性好、输出能量密度高等特点。

技术领域

本发明涉及能源材料领域，具体地，涉及复合电极材料及其应用，更具体地，涉及复合电极材料、全固态锂离子电池和制备全固态锂离子电池的方法。

背景技术

全固态锂离子电池因其具有高的安全性能、高能量密度、优异的电化学稳定性等优点而受到越来越多人的关注。全固态锂离子电池主要由固体正极、固态电解质、固体负极三部分组成，与商用锂电池相比，固体电解质材料同时起到了锂盐、有机溶剂和隔膜三部分的作用，从而简化了电池的结构，阻碍了锂枝晶的生长从而改善电池的安全性。此外，全固态锂电池可以将体积控制在较小的尺度，还有望应用于微机电系统和微型驱动电源等领域。目前全固态锂离子电池的包括薄膜型全固态锂离子电池和体型全固态锂离子电池，其中薄膜型全固态锂离子电池的大规模产业化进程受阻于其能量密度小、活性物质承载量低、制备成本十分昂贵等缺点。而体型全固态锂离子电池由于其巨大的界面电阻也使得其无法进行大规模产业化生产。

由此，全固态锂离子电池有待研究。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种复合电极材料，利用该复合电极材料制备得到的全固态锂离子电池具有界面电阻小、安全性能高、化学稳定性好、输出能量密度高等特点。

根据本发明的一个方面，本发明设计了一种新的复合电极材料。根据本发明的实施例，该复合电极材料包括：电极活性材料，所述电极活性材料包括：电极活性原料，所述电极活性原料为正极活性原料或负极活性原料；氧化物纳米粒，所述氧化物纳米粒分布在所述电极活性原料的表面上；包覆层，所述包覆层包覆在所述电极活性材料上，所述包覆层包括：电解质材料；无机纳米填料，所述无机纳米填料分散在所述电解质材料中；导电剂，所述导电剂分散在所述电解质材料中。

根据本发明实施例的复合电极材料，其中，电极活性材料作为锂源供给方提供可以迁移的锂离子，电极活性原料表面分布的氧化物纳米粒能够降低锂离子在电极活性原料与电解质材料的界面处迁移时的阻力，降低电池的界面电阻；电解质材料能够促进复合电极中锂离子的传导，导电剂能够促进复合电极中电子的传导；无机纳米填料能够降低锂离子在电解质材料内部以及在电极活性原料与电解质材料的界面间迁移的阻力，降低电池的电阻。进而利用该复合电极材料形成的全固态锂离子电池界面电阻小、安全性能高、化学稳定性好、输出能量密度高。

另外，根据本发明上述实施例的复合电极材料还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述包覆层的质量分数为1-10％。

根据本发明的实施例，所述电解质材料、所述无机纳米填料和所述导电剂的质量比为(10-30)：(2-20)：(2-20)。

根据本发明的实施例，所述正极活性原料为选自钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料，镍锰酸锂、镍钴锰富锂三元材料和磷酸铁锂中的至少一种。

根据本发明的实施例，所述负极活性原料为选自碳基材料、硅基材料、锡基材料、钛酸锂或金属锂中的至少一种。根据本发明的优选实施例，所述负极活性原料为金属锂。