[发明专利]固态锂电池

说明书

本发明提供一种固态锂电池，该固态锂电池包括：正极极片，负极极片和固态电解质；该正极极片含有正极活性物质层；该正极活性物质层的正极活性物质包括金属氟化物和/或改性金属氟化物复合材料。该固态锂电池具有高能量密度，质量能量密度可以达到500Wh/kg，体积能量密度可以达到1000Wh/L；该固态锂电池具有优异的高温性能，高温存储下不胀气；具有高安全性能的优点，100％通过针刺，过充，短路等安全测试。

技术领域

本申请涉及锂电池领域，尤其涉及一种正极极片活性物质包含金属氟化物的固态锂电池。

背景技术

当前液态锂离子电池，其正极和负极之间只有一层10微米左右厚度的隔膜，隔膜的耐穿刺强度不高。随着充放电循环次数的增加，锂离子易在负极表面析出进而形成锂枝晶、刺破隔膜，导致内短路进而起火爆炸。液态锂离子电池的安全性低、风险性高。

市场对电池的性能要求、不仅限于安全性能，对能量密度的要求亦越来越高。当前锂离子电池的正极材料比容量低，提高其能量密度是提高锂电池能量密度最有效的手段。因此，开发新一代具有高能量和高安全性能的电池具有迫切需求。

金属氟化物是锂离子电池的一类新型正极材料，具有低成本、高能量密度等优点，但是其液态锂离子电池存在容量衰减快、体积膨胀大以及与电解液发生副反应等缺点，其商业化实际应用并不容易。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种金属氟化物固态锂电池，该固态锂电池具有高能量密度、优异的高温性能以及高安全性能的优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，本发明提供一种固态锂电池，该锂电池包括：

正极极片，负极极片和固态电解质层；所述正极极片含有正极活性物质层；所述正极活性物质层的正极活性物质包括金属氟化物和/或改性金属氟化物复合材料。

优选地，所述金属氟化物为FeF₃、CoF₃、CuF₂、MnF_3、、LiFe₂F₆和LiMgFeF₆中的一种或几种任意组合。

优选地，所述改性金属氟化物复合材料为碳改性金属氟化物复合材料。

更优选地，所述碳改性金属氟化物复合材料包含FeF₃/C、CoF₃/C、CuF₂/C和MnF₃/C中的一种或几种任意组合。

所述碳改性金属氟化物复合材料的碳源为碳纳米管、炭黑、人造石墨、天然石墨、乙炔黑、石墨烯和含碳有机高分子材料中的一种或几种任意组合。

优选地，所述碳源为碳纳米管、炭黑、天然石墨、乙炔黑和石墨烯中的一种或几种组合物。

更优选地，所述碳改性金属氟化物复合材料中金属氟化物与碳的质量比为1～50:1。

优选地，所述正极极片包括正极集流体，导电剂，粘结剂和所述正极活性物质层。

更优选地，所述导电剂，粘结剂和正极活性物质层之间的重量比例为(1-10):(1-10):(80-98)，优选为(2-5):(1-5):(90-97)。

所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、导电碳纳米管、石墨烯和导电碳纤维中的一种或几种任意组合。

所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羟甲基纤维素钠、聚丙烯酸、丁苯橡胶和丙烯腈中的一种或几种任意组合。

优选地，所述正极活性物质层中还包括固态电解质，优选固态电解质在正极活性物质中的含量为0.1-20重量％。