[发明专利]含微纳导电网络结构的电池活性材料

说明书

本发明涉及一种导电电池活性材料复合物。首先形成电池活性材料前驱体‑碳前驱体复合物，在形成电池活性材料前驱体的沉淀反应过程中这些碳前驱体会作为晶核，电池活性材料前驱体会围绕着这些晶核生长。这些晶核的存在可以改善电池活性材料前驱体纳米颗粒的均匀性，在随后电池活性材料的形成过程中，也可以成为碳前驱体存在于颗料内部，烧结后产生众多的微纳导电碳网络结构存在于电池活性材料的颗粒之中，形成具有高导电性的含有微纳导电碳网络结构的电池活性材料复合物，这些微纳导电碳网络结构提供比传统的碳包覆更好更有效率的导电通道，从而提高电池活性材料的导电性，同时也能提高电池活性材料的振实密度以及压实密度。

技术领域

本发明涉及一种导电电池活性材料复合物，以及制备具有高导电性的含有微纳导电碳网络结构的锂离子电池活性材料复合物的简单且成本有效的方法，根据该方法生产的具有高导电性的含有微纳导电碳网络结构的锂离子电池活性材料复合物，以及它们在生产用于锂离子电池的锂离子电池活性材料的用途。

背景技术

锂离子电池在传统3C应用领域、纯电动及混合电动汽车领域、在分布式发电及微网型储能领域，在传统铅酸电池的所有应用场景，有着广阔的市场前景和增长点。随着科技的进步，人们对可移动能源的需求愈来愈强烈，特别是对纯电动交通工具的要求随石油及环境危机的加剧而不断加强。包括太阳能和风能等可再生能源的不断开发和利用已经成为人类社会可持续发展的奋斗目标，而可靠和高性价比的储能技术将是广泛利用可再生能源的的重要基础。锂离子电池的许多领域的应用持续升温，其产业仍呈现高速增长的态势，许多国家和大型跨国公司把锂离子电池等高技术绿色电池的制造作为高新技术产业放在了优先发展的位置。锂电池材料尤其是作为锂离子电池产业的核心基础的正负极材料，一直以来都是这个产业的研发和投资的重点。尽管电池活性材料经过二十多年的高速发展，高耗能、高污染、生产规模小、产品性能一致性差、性价比低等仍然是锂离子电池正负极材料的产业现状。

随着中国在未来几年内对纯电动车的补贴逐年降低直至完全取消，以锂电池系统为基础的各种混合动力车成为各大汽车公司布局的一个重要领域，其中以48V系统的微混和弱混合动力汽车更是这个重要领域中的重点。2011年欧洲几大车企：奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷以及大众联合制定了LV148标准-欧洲48V电池系统联合企业标准文件，该标准要求到2020年新车平均二氧化碳排放水平控制在95克/公里，欧洲汽车制造厂商如果将来不能满足有关CO2排放量限制的要求，将面临每车每超每克最高95欧元的罚款。这种强制性的标准促使整车厂和零部件供应商从不同技术路线降低车辆的油耗，48V系统因其增加有限成本但能显著节能减排的优势，成为业界内人士关注的焦点。使用48V系统也会增加成本，但是相对于纯电动汽车或强混汽车的成本来说，48V系统可节省成本40%~60%，而且48V锂离子充电电池模组还能提高10～15%的燃油效率。具有高动力输出的48V锂离子电池组，由于其系统兼备良好的降低油耗效果和较高的性价比，以48V锂离子电池组系统为主的混合动力汽车有望在中国和欧洲普及。

48V系统规格的关键技术之一在于锂离子电池技术，48V锂离子电池比纯电动汽车的锂离子电池要求更高，需要更高的能量密度和功率密度，充电性能更佳，能够更有效率地存储汽车制动回收的能量，为汽车中所需越来越多的电子负载（如前排座椅加热、可加热式挡风玻璃、后避震器）提供更多功率。48V电池系统对电芯的技术要求要高于纯电动车动力电池的技术要求，主要表现在48V系统对电芯的功率性能、低温性能、使用寿命、能量密度和成本控制上有着严苛要求。尽管市场空间及利润广阔，电池企业布局进一步提速，但是48V系统电池对于企业的技术开发能力而言尚具有一定的门槛，这主要是因为具体应用场景的差异。在汽车行驶启停的过程中，48V电池组系统能够进行频繁的充电和放电过程，尤其是对高倍率充放电远高于一般纯电动汽车的电池组，这对锂电池的主要核心材料-正极材料提出了更高的要求，尤其是导电性和材料的一致性方面。具有高导电性和高安全性的磷酸铁锂电池将会是48V电池系统最有潜力的电池系统。