一种锂电池复合材料制造技术

本发明专利技术提供了一种锂电池复合材料，所述锂电池复合材料包括固态电解质和作为阴极的涂覆在所述固态电解质表面的金属混合熔融物涂层，所述金属混合熔融物涂层为金属锂、金属锌和氧化锂的混合熔融物。本发明专利技术的锂电池复合材料通过将金属锂、金属锌和氧化锂形成混合熔融物之后涂覆在固态电解质表面形成涂层，降低了阴极材料与固态电解质接触面之间的比表面积差值，使得本发明专利技术的锂电池复合材料具有更小的阻抗和导电率，充放电性能更好。

A composite material for lithium battery

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池复合材料
本专利技术涉及电池材料领域，具体涉及一种锂电池复合材料。
技术介绍
锂离子电池被广泛应用于众多电子产品和动力设备源。由于液态有机锂离子电池容易在受到碰撞或刺破时发生剧烈燃烧，而导致人员或财产损失，因此全固态锂离子电池是具有较高安全性的能源存储设备。但是由于熔融金属锂和固态电解质存在巨大的比表面能，使得金属锂不能在固态电解质铺展，导致固态电解质和金属锂存在巨大的离子传输电阻，高达2319Ωcm-2，以及导致熔融金属锂和固态电解质界面接触不良造成离子传输路径不均匀，从而导致局部电流过大，加速了锂枝晶生长，最终导致电池短路。申请号201810210158.X的专利技术专利中描述了一种无机-有机复合固态电解质，但是目前有机固态电解质电导率比无机固态电解质低一到两个数量级，因此该电解质电导率比无机固态电解质的电导率低，并且该电解质由于有机物的添加导致固态电解质机械强度下降，整体致密度下降，容易被锂枝晶刺破，容易导致电池短路从而导致严重事故。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种锂电池复合材料。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种锂电池复合材料，所述锂电池复合材料包括固态电解质和作为阴极的涂覆在所述固态电解质表面的金属混合熔融物涂层，所述金属混合熔融物涂层为金属锂、金属锌和氧化锂的混合熔融物。上述锂电池复合材料通过将金属锂、金属锌和氧化锂形成混合熔融物之后涂覆在固态电解质表面形成涂层，降低了阴极材料与固态电解质接触面之间的比表面积差值，使得包含有锂金属的金属混合熔融物涂层更好地贴合在固体电解质表面，金属锂、金属锌和氧化锂形成的金属混合熔融物涂层中形成了锌锂合金可以形成电子和锂离子传输通道加大负极中的锂的利用率，同时氧化锂可以作为充放电过程中负极膨胀形变的缓冲物，使得上述锂电池复合材料具有更小的阻抗和导电率，充放电性能更好。优选地，所述金属锂、金属锌和氧化锂的重量比为10：(1～1.20)：(1～1.20)。专利技术人经过研究发现，作为阴极的涂覆在所述固态电解质表面的金属混合熔融物涂层中当金属锂、金属锌和氧化锂的重量比为10：(1～1.20)：(1～1.20)时，上述锂电池复合材料的阻抗更小，充放电性能更好。优选地，所述金属锂、金属锌和氧化锂的重量比为10：(1～1.12)：(1～1.12)。专利技术人经过研究发现，作为阴极的涂覆在所述固态电解质表面的金属混合熔融物涂层中当金属锂、金属锌和氧化锂的重量比为10：(1～1.12)：(1～1.12)时，上述锂电池复合材料的阻抗更小，充放电性能更好。优选地，所述金属锂、金属锌和氧化锂的重量比为10：1：1.11。专利技术人经过研究发现，作为阴极的涂覆在所述固态电解质表面的金属混合熔融物涂层中当金属锂、金属锌和氧化锂的重量比为10：1：1.11时，上述锂电池复合材料的阻抗更小，充放电性能更好。优选地，所述固态电解质为锂镧锆氧。优选地，所述锂电池复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)将固态电解质表面抛光后用有机溶剂冲洗后干燥；(2)将金属锂加热至180～250℃得到金属锂熔融物A；(3)将金属锌和氧化锂加入到金属锂熔融物A中于180～250℃下搅拌得到金属混合熔融物B；(4)将步骤(3)得到的金属混合熔融物B涂覆在固态电解质表面形成金属混合熔融物涂层，得到所述锂电池复合材料。优选地，所述步骤(2)中，将金属锂加热至200℃得到金属锂熔融物A。本专利技术还提供一种锂电池，所述锂电池包括如上述任一所述的锂电池复合材料。上述的锂电池应用上述任一所述的锂电池复合材料具有更好的充放电性能。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种锂电池复合材料，本专利技术的锂电池复合材料通过将金属锂、金属锌和氧化锂形成混合熔融物之后涂覆在固态电解质表面形成涂层，降低了阴极材料与固态电解质接触面之间的比表面积差值，使得包含有锂金属的金属混合熔融物涂层更好地贴合在固体电解质表面，金属锂、金属锌和氧化锂形成的金属混合熔融物涂层中形成了锌锂合金可以形成电子和锂离子传输通道加大负极中的锂的利用率，同时氧化锂可以作为充放电过程中负极膨胀形变的缓冲物，使得本专利技术的锂电池复合材料具有更小的阻抗和导电率，充放电性能更好。附图说明图1为本专利技术实施例和对比例的锂电池复合材料的扫描电子显微镜(SEM)图。图2为本专利技术实施例和对比例的锂电池复合材料的表征性能图。图3为本专利技术实施例和对比例的锂电池复合材料的交流阻抗谱图。图4为本专利技术实施例和对比例的锂电池复合材料的充放电性能曲线图。具体实施方式为更好的说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1作为本专利技术实施例的一种锂电池复合材料，所述锂电池复合材料包括固态电解质和作为阴极的涂覆在所述固态电解质表面的金属混合熔融物涂层，所述金属混合熔融物涂层为金属锂、金属锌和氧化锂的混合熔融物，所述金属锂、金属锌和氧化锂的重量比为10：1：1，所述固态电解质为锂镧锆氧(LLZTO)。本实施例的锂电池复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)将直径1cm且厚度1mm的锂镧锆氧固态电解质用2000目的砂纸表面抛光后用乙醇冲洗后干燥；(2)将0.183g的金属锂加热至200℃得到金属锂熔融物A；(3)将0.0183g金属锌和0.0183g氧化锂加入到金属锂熔融物A中于200℃下搅拌至白色粉末完全消失后除去表面杂质得到金属混合熔融物B；(4)将步骤(3)得到的金属混合熔融物B涂覆在固态电解质表面形成金属混合熔融物涂层，冷却后得到所述锂电池复合材料。实施例2作为本专利技术实施例的一种锂电池复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述金属锂、金属锌和氧化锂的重量比为10：1.11：1。实施例3作为本专利技术实施例的一种锂电池复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述金属锂、金属锌和氧化锂的重量比为10：1：1.11。对比例1作为本专利技术对比例的一种锂电池复合材料，所述锂电池复合材料包括固态电解质和作为阴极的涂覆在所述固态电解质表面的金属混合熔融物涂层，所述金属混合熔融物涂层为金属锂和氧化锌的混合熔融物，所述金属锂和氧化锌的重量比为10：1，所述固态电解质为锂镧锆氧(LLZTO)。本对比例的锂电池复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)将直径1cm且厚度1mm的锂镧锆氧固态电解质用2000目的砂纸表面抛光后用乙醇冲洗后干燥；(2)将0.183g的金属锂加热至200℃得到金属锂熔融物A；(3)将0.0183g氧化锌加入到金属锂熔融物A中于200℃下搅拌至白色粉末完全消失后除去表面杂质得到金属混合熔融物B；(4)将步骤(3)得到的金属混合熔融物B涂覆在固态电解质表面形成金属混合熔融物涂层，冷却后得到所述锂电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池复合材料，其特征在于，所述锂电池复合材料包括固态电解质和作为阴极的涂覆在所述固态电解质表面的金属混合熔融物涂层，所述金属混合熔融物涂层为金属锂、金属锌和氧化锂的混合熔融物。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂电池复合材料，其特征在于，所述锂电池复合材料包括固态电解质和作为阴极的涂覆在所述固态电解质表面的金属混合熔融物涂层，所述金属混合熔融物涂层为金属锂、金属锌和氧化锂的混合熔融物。


2.根据权利要求1所述的锂电池复合材料，其特征在于，所述金属锂、金属锌和氧化锂的重量比为10：(1～1.20)：(1～1.20)。


3.根据权利要求1所述的锂电池复合材料，其特征在于，所述金属锂、金属锌和氧化锂的重量比为10：(1～1.12)：(1～1.12)。


4.根据权利要求1所述的锂电池复合材料，其特征在于，所述金属锂、金属锌和氧化锂的重量比为10：1：1.11。


5.根据权利要求1所述的锂电池复合材料，其特征在于，所述固态电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜洲，麦鍠旺，谢谦，丘秀莲，杨伟，邹汉波，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44