一种固态电解质包覆的电池负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种固态电解质包覆的电池负极材料，其包括：作为芯部的电池负极材料，所述电池负极材料外包覆有固态电解质层。此外，本发明专利技术还公开了上述的固态电解质包覆的电池负极材料的制备方法，其包括步骤：将电池负极材料、沥青颗粒和纳米级别的固态电解质颗粒通过球磨进行混料；然后进行高温煅烧，以得到所述固态电解质包覆的电池负极材料。所述的电池负极材料将固态电解质作为前驱体，合成获得固态电解质包覆的电池负极材料。最终所获得的电池负极材料具有高的导电性，并且使用该电池负极材料的固态锂离子电池展现出高的放电容量和长的循环稳定性。和长的循环稳定性。和长的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种固态电解质包覆的电池负极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种电池材料及其制备方法，尤其涉及一种电池负极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有高的能量密度和长的循环寿命等优势，其已经广泛使用在电子设备和电动汽车等领域。为了长待机和长续航里程，现在人们正在追求高的能量密度的电池体系。然而，商业锂离子电池一般采用易燃、易爆的有机电解液，其存在严重的安全隐患。采用固态电解质替代有机电解液的固态锂离子电池是锂离子电池的必经之路。其有望解决电池安全性和能量密度问题，是储能设备和电动汽车的理想电源。然而，固态锂离子电池采用锂金属作为负极具有一定的可能，然而锂金属存在锂枝晶问题，其会造成短路等安全问题。此外，锂金属属于第一主族金属，化学性质活泼，极易与空气中的氮气，氧气和水分发生反应，从而导致锂金属失效，并且其产物给电池的组装带来困难，因此大规模批量化采用锂金属负极进行生产依然存在很大的挑战。
[0003]基于此，期望获得一种固态电解质包覆的电池负极材料，该电池负极材料具有高放电电容，且循环稳定性长。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于提供一种固态电解质包覆的电池负极材料，该电池负极材料将固态电解质作为前驱体，合成获得固态电解质包覆的电池负极材料。最终所获得的电池负极材料具有高的导电性，并且使用该电池负极材料的固态锂离子电池展现出高的放电容量和长的循环稳定性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种固态电解质包覆的电池负极材料，其包括：作为芯部的电池负极材料，电池负极材料外包覆有固态电解质层。
[0006]进一步地，在本专利技术所述的固态电解质包覆的电池负极材料中，电池负极材料包括：硅碳、石墨、软碳、硬碳的至少其中之一。
[0007]进一步地，在本专利技术所述的固态电解质包覆的电池负极材料中，碳-氧化物电解质层中的氧化物电解质包括：Li
0.35
La
0.57
TiO3，Li7La3Zr2O
12
，Li
6.75
La3Zr
1.75
Ta
0.25
O
12
，Li
6.75
La3Zr
1.75
Nb
0.25
O
12
的至少其中之一。
[0008]需要说明的是，在本专利技术所述的技术方案中，Li
0.35
La
0.57
TiO3以下简称LLTO，Li7La3Zr2O
12
以下简称LLZO，Li
6.75
La3Zr
1.75
Ta
0.25
O
12
以下简称LLZTO，Li
6.75
La3Zr
1.75
Nb
0.25
O
12
以下简称LLZNO。
[0009]相应地，本专利技术的另一目的在于提供上述的固态电解质包覆的电池负极材料的制备方法，通过该制备方法可以获得高导电特性的电池负极材料，并且使用该电池负极材料的固态锂离子电池展现出高的放电容量和长的循环稳定性。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术还提出了一种上述的固态电解质包覆的电池负极材料
的制备方法，其包括步骤：
[0011]将电池负极材料、沥青颗粒和纳米级别的固态电解质颗粒通过球磨进行混料；然后进行高温煅烧，以得到所述固态电解质包覆的电池负极材料。
[0012]进一步地，在本专利技术所述的制备方法中，沥青颗粒的大小为500nm-20μm。
[0013]进一步地，在本专利技术所述的制备方法中，固态电解质颗粒的大小为10nm-500nm。
[0014]进一步地，在本专利技术所述的制备方法中，进行球磨的工艺参数满足下述各项的至少其中之一：
[0015]球磨速率为100-600转/min；
[0016]球磨时间为1-12h；
[0017]球料比为1-100。
[0018]需要说明的是，在本专利技术所述的技术方案中，球料比是指小球的质量与电池负极材料、沥青颗粒和纳米级别的固态电解质颗粒的总和的质量比。
[0019]进一步地，在本专利技术所述的制备方法中，煅烧温度为550-950℃。
[0020]进一步地，在本专利技术所述的制备方法中，煅烧的保护气氛为氮气、氩气、氦气和氨气的至少其中之一。
[0021]进一步地，在本专利技术所述的制备方法中，煅烧步骤包括以0.5-20℃/min的速度升温到煅烧温度，保温1-8h。
[0022]进一步地，本专利技术所述的制备方法中，将电池负极材料、沥青颗粒和固态电解质颗粒按照(70-95):(5-20):(5-15)的质量份数比例进行混料。
[0023]本专利技术所述的固态电解质包覆的电池负极材料及其制备方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：
[0024]本专利技术所述的电池负极材料的制备方法可以有效地控制固态电解质的含量，容易实现商业化生产。并且该电池负极材料，其中固态电解质可以有效的改善石墨材料的，从而有效的降低阻抗和极化程度，改善固态锂离子电池的电化学性能。
[0025]另外，合成的固态电解质包覆的电池负极材料表面的碳可以进一步提高石墨材料的导电性，从而提高固态锂离子电池的储锂性能。
[0026]此外，本专利技术所述的制备方法同样具有上述的优点以及有益效果。
附图说明
[0027]图1为实施例1的电池负极材料的扫描电镜图片；
[0028]图2为实施例3的电池负极材料的电化学性能图；
[0029]图3为实施例4的电池负极材料的电化学性能图。
具体实施方式
[0030]下面将结合具体的实施例和说明书附图对本专利技术所述的固态电解质包覆的电池负极材料及其制备方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本专利技术的技术方案构成不当限定。
[0031]实施例1
[0032]在本实施方式中，电池负极材料的制备方法具体如下所述：
[0033]石墨：沥青：LLZO按照85:5:10比例混合，加入5倍质量的不同尺寸的小球，350转速每分钟球磨12小时。将得到的粉末放进氮气气氛的管式炉中，5℃每分钟升温速度加热到600℃，保温6小时得到固态电解质包覆的电池负极材料。其中，沥青的颗粒在500nm-20μm。纳米固态电解质颗粒大小在10-500nm。图1为实施例1的电池负极材料的扫描电镜图片。如图1所示，作为芯部的电池负极材料的表面包覆了一层LLZO电解质层。
[0034]实施例2
[0035]在本实施方式中，电池负极材料的制备方法具体如下所述：
[0036]石墨：沥青：LLTO按照80:10:10比例混合，加入5倍质量的不同尺寸的小球，400转速每分钟球磨6小时。将得到的粉末放进氦气气氛的管式炉中，2℃每分钟升温速度加热到650℃，保温5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态电解质包覆的电池负极材料，其特征在于，其包括：作为芯部的电池负极材料，所述电池负极材料外包覆有固态电解质层。2.如权利要求1所述的固态电解质包覆的电池负极材料，其特征在于，所述电池负极材料包括：硅碳、石墨、软碳、硬碳的至少其中之一。3.如权利要求1所述的固态电解质包覆的电池负极材料，其特征在于，所述碳-氧化物电解质层中的氧化物电解质包括：Li
0.35
La
0.57
TiO3、Li7La3Zr2O
12
、Li
6.75
La3Zr
1.75
Ta
0.25
O
12
以及Li
6.75
La3Zr
1.75
Nb
0.25
O
12
的至少其中之一。4.如权利要求1-3中任意一项所述的固态电解质包覆的电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭迎宾，李铮铮，王婧洁，杨兵，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：