[发明专利]固态负极复合材料、其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种固态负极复合材料、其制备方法与应用。所述固态负极复合材料包含：连续的有机相，其由至少具有离子导体功能的有机纤维材料聚集形成；负极活性材料，其分布于连续的有机相所含的孔洞内；电解质盐，其分布于有机纤维材料内部及有机纤维材料与负极活性材料构成的网络结构所含的孔洞内。所述固态负极复合材料为柔性薄膜形态的。本发明固态负极复合材料具有柔韧，离子电导率高，电子电导率高，加工性能、电化学性能优异等特点。

技术领域

本发明涉及一种负极材料，具体涉及一种柔性固态负极复合材料、柔性固态负极及其制备方法，以及在电化学器件中的应用，属于电化学领域。

背景技术

过去20年，伴随着便携式消费电子产业的飞速发展，锂离子电池由于能量密度高，循环性能及倍率性能良好，商业化取得了巨大成功。然而，过去几十年不断发生的锂离子电池安全事故一直是领域内的隐忧。

锂离子电池因为发生内部短路或其他原因导致的电池内部温度过高会发生起火爆炸的隐患，最主要的原因是使用了高温易燃的有机电解液作为锂离子导电网络。所以，一旦电池内部温度因为各种原因(比如电池内部短路)达到有机溶剂的燃点，就会引发电池的起火，甚至爆炸，电池能量密度越高，危害越大。这个安全问题早在锂离子电池诞生之初就已经存在。近数十年来的研究认为，发展全固态锂离子电池，有可能从根源上解决这个安全隐患。

具体而言，在全固态电池中，由于没有易燃易分解的有机溶剂，电池的安全性能就可以得到大幅提升，同时电池也不会有漏液，电解液干涸，气胀等影响电池电化学性能的问题。而且，全固态电池的质量更小，体积能量密度更高，电池的设计组装也更加灵活。因此，发展不易燃烧的全固态锂离子电池是发展高安全性、高能量密度、高功率密度、长循环寿命的下一代电池的必然选择。但是，目前全固态电池的推广应用还受到很多技术方面的制约，高电导率固态电解质的开发和正极负极极内部的电子离子导电网络的构建都存在很多技术挑战。

一般来说，电池能够工作的一个重要必要条件是体系中的电子和离子可以在一个连续的离子导体网络中的快速传导。对于液态电池来说，液体是可以流动的，可以连续的填充在电池内部，连接每个电极材料颗粒，离子的传输自然不成问题。对于目前已经产业化的准固态电池来讲，凝胶态的电解质也是可以流动的，比较好的填充在电池内部，连接每个电极材料颗粒，离子的传输也不成问题。但是，对于全固态电池来说，电池内部的固体颗粒之间即使是紧密接触，也通常是出于点对点接触的状态，颗粒之间的离子传输尤其困难。

目前现有固态负极制备技术通常是用无机离子导体，导电碳，以及粘结剂一起与负极活性材料混合，然后涂成极片，但是用这样的方法构建离子和电子导电网络，电子导电性能通常没太大问题，但是离子导体和负极材料之间的接触仍然是点对点的接触，界面阻抗较大，同时，极片中含有粘结剂，容易阻碍锂离子的传输，所以离子导电网络仍然存在较大的问题。因此，开发高电子离子电导率的固态负极，是实现全固态电池产业化的一个重要研究方向。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种固态负极复合材料、固态负极，以克服现有技术中的不足。

本发明的另一主要目的在于提供一种固态负极复合材料以及固态负极的制备方法。

本发明的另一主要目的还在于提供一种固态负极复合材料以及固态负极的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种固态负极复合材料，其包含：

连续的有机相，其由至少具有离子导体功能的有机纤维材料聚集形成；

负极活性材料，其分布于所述连续的有机相所含的孔洞内；

电解质盐，其分布于所述有机纤维材料内部及所述有机纤维材料与负极活性材料构成的网络结构所含的孔洞内；