[发明专利]锂离子电子导电剂材料、制备方法、锂电池极片及锂电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电子导电剂材料、制备方法、锂电池极片及锂电池，其中，锂离子电子导电剂材料为复合核壳结构，包括固态电解质材料构成的内核和碳材料构成的外壳；所述固态电解质的颗粒大小为10nm‑100um，所述碳材料为粒径在1nm‑1um的颗粒或者厚度为1nm‑1um的连续薄膜；所述碳材料与固态电解质材料的质量比在0.001‑1000之间；所述锂离子电子导电剂材料的粒度为10nm‑100um。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种锂离子电子导电剂材料、制备方法、锂电池极片及锂电池。

背景技术

锂离子电池因具有输出电压高、能量密度高、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成功应用于移动电源领域。为了进一步满足电网储能、电动汽车以及消费类电子产品对储能器件的需求，更长循环寿命、安全性更好、能量密度更高的电极材料以及锂电池体系成为研究热点。传统的锂离子电池采用的电解液体系为溶有锂盐的有机液体，因为过度充电、内部电路等异常导致电解液发热，有自燃或者爆炸的危险，利用无机固态电解质逐步代替有机电解液，形成准固态、半固态以及全固态电池，会比传统使用的有机电解液的锂电池能量密度更高、使用寿命更长、更为安全。

对于准固态、半固态以及全固态电池，由于电极极片中由于可能不含或者含少量的电解液，因此极片中缺少了锂离子传输的通道，这造成了极片极化大、倍率性能差等问题。目前的解决方法是将固态电解质材料加入电极极片中，用以提高极片的锂离子电导率。

然而固态电解质材料多为无机材料，和晶态的正极材料、负极材料，存在浸润性差、表面阻抗低的问题。而且固态电解质材料在打浆过程中存在易团聚、分散性差、与导电材料和活性材料接触不良的问题。

因此，迫切需要提出一种新的电极材料，来解决现有固态电解质材料在极片中存在的问题。

发明内容

本发明针对现在技术的不足提供了一种锂离子电子导电剂材料、制备方法、锂电池极片及锂电池，可以用于液态、半固态、全固态电池中，提高电池的倍率性能、安全性能、循环性能等。

第一方面，本发明实施例提供了一种锂离子电子导电剂材料，为复合核壳结构，包括固态电解质材料构成的内核和碳材料构成的外壳；

所述固态电解质的颗粒大小为10nm-100um，所述碳材料为粒径在1nm-1um的颗粒或者厚度为1nm-1um的连续薄膜；所述碳材料与固态电解质材料的质量比在0.001-1000之间；所述锂离子电子导电剂材料的粒度为10nm-100um。

优选的，所述固态电解质材料为石榴石型固态电解质材料、NASCION型固态电解质材料、LISCION固态电解质材料、钙钛矿型固态电解质材料中的一种或多种混合；

其中,所述LISICON型固态电解质具体为：Li₁₄A(BO₄)₄，其中A为Zr、Cr、Sn中的一种或多种，B为Si、S、P中的一种或多种；所述NASICON型固态电解质具体为：Li_1+xA_xB_2+x(PO₄)₃，其中x在0.01-0.5之间，A为Al、Y、Ga、Cr、In、Fe、Se、La中的一种或多种，B为Ti、Ge、Ta、Zr、Sn、Fe、V、铪元素Hf中的一种或多种；所述钙钛矿型固态电解质具体为：Li_3xA_2/3-xBO₃，其中x在0.01-0.5之间，A为La、Al、Mg、Fe、Ta中的一种或多种，B为Ti、Nb、Sr、Pr中的一种或多种；所述石榴石型固态电解质具体为：Li₇A₃B₂O₁₂，其中A为La、Ca、Sr、Ba、K中的一种或多种，B为Zr、Ta、Nb、Hf中的一种或多种。