[发明专利]一种全固态锂离子电池的复合电极及其制备方法

说明书

本发明提供一种全固态锂离子电池的复合电极材料及其制备方法，包括：电极活性材料、纳米固态电解质、导电剂，其特征在于：采用物理或化学包覆方法将所述纳米固态电解质和导电剂按照质量百分比包覆在电极活性材料的表面。本发明的优点在于不仅可有效解决电极材料与电解质层间的相容性问题，而且不会降低原电极材料的导电性和其他性能。本发明所述方法操作简单，成本低廉，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及新型固态电池复、具有特定尺寸、结构的活性物质、导电剂和固体电解质领域。具体涉及一种全固态锂离子电池的复合电极及其制备方法。

背景技术

随着锂离子电池得到越来越广泛的应用，其安全性得到越来越多的关注。在锂离子电池中，传统电解液中溶剂易燃且其易分解产生可燃性气体，是引发锂电池安全问题的重要因素之一，为了彻底解决该问题，固态电解质成为众多科研机构的研究对象。因为采用固态电解质可以避免使用可燃性的溶剂，从而大大提高了传统锂离子电池的安全性能。但目前固态电解质的应用还存在一些急需解决的问题。

从技术角度讲固态电解质的应用障碍在于与电极活性物质的界面相容性。

目前解决固态电解质与电极活性物质界面相容性的常用方法是在活性物质表面涂覆或沉积一层纳米级介电特性氧化物(如BaTiO3)、锂离子导体(如LiNbO3)等。此方法可有效起到降低活性物质与电解质之间电荷转移阻抗的作用，从而大幅提高了电池的电化学性能。

专利(申请号201611021414.8)也提供了固态电解质包覆活性物质的方法，此方法采用的是机械混合与高温烧结相结合来制备包覆有固态电解质的电极活性物质。但由于固态电解质的电子电导率相对于导电剂而言依然低很多，在采用该发明的复合材料制备极片时，因活性材料表面包覆了一层固态电解质从而无法与导电剂接触，进而会严重影响极片的电子电导率。

本发明采用固态电解质与导电剂的混合包覆层的同时控制包覆层厚度，不仅可以有效地解决电极材料与电解质层间的相容性问题，另一方面，混合包覆层中加入的导电剂还可以有效的提高材料颗粒间的导电性。

发明内容

本发明针对现有技术的弊端，本发明的目的在于提供一种全固态锂离子电池的复合电极及按照比例将固态电解质和导电剂包覆电极活性物质表面的其制备方法以解决固态电池电极界面阻抗过高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种全固态锂离子电池的复合电极材料，包括：电极活性材料、纳米固态电解质、导电剂，其特征在于：采用物理或化学包覆方法将所述纳米固态电解质和导电剂按照质量百分比包覆在电极活性材料的表面。

进一步地，所述复合电极材料为复合正极材料或复合负极材料；所述电极活性材料为正极活性材料或负极活性材料，所述正极活性材料为：层状嵌锂化合物、尖晶石型嵌锂化合物、橄榄石型嵌锂化合物、富锂材料、三元材料中的一种；

所述层状嵌锂化合物为LiAO₂，A为Co、Ni、Mn中的一种，优选LiCoO₂；所述尖晶石型嵌锂化合物为LiMn₂O₄；所述橄榄石型嵌锂化合物为LiDPO₄，其中D为Fe、Co、Ni、Mn中的一种，优选LiFePO₄；所述富锂材料为xLi₂MnO₃·(1-x)LiEO₂，其中E为Co，Fe，Ni_1/2，Mn_1/2中的一种，0＜x＜1；所述三元材料LiM_xNi_yCo_1-x-yO₂，其中M为Mn、Al中的一种；(0＜x＜1，0＜y＜1，0＜x+y＜1)；所述负极活性材料为碳基材料、合金类材料、硅基或锡类材料、钛系材料中的一种或几种，所述碳基材料：石墨、无定形碳、中间相碳微球、石墨化碳纤维；钛系材料：钛酸锂。