一种固体电解质包覆石墨复合材料及其制备方法和应用、锂离子电池技术

本发明专利技术属于锂离子电池制备领域，具体公开了一种固体电解质包覆石墨复合材料及其制备方法和应用、锂离子电池。本发明专利技术在石墨内核与碳层之间设置包含固体电解质的中间层，是因为固体电解质为立方体结构，锂离子的嵌出通道多且结构稳定，将其包覆在石墨表面一方面可以利用固体电解质形成的人工电解质膜提高锂离子的传导速率，另一方面可以利用最外层的无定形碳层提高电子的传输速率，从而提高复合材料的快充性能和安全性能。本发明专利技术采用磁控溅射法沉积固体电解质复合材料，能够显著改善材料外壳的结构稳定性和快充性能；加之最外层的无定形碳层能够有效避免电解质与电解液直接接触，降低副反应发生，从而提高了复合材料的存储性能和循环性能。和循环性能。和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种固体电解质包覆石墨复合材料及其制备方法和应用、锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池制备领域，具体涉及一种固体电解质包覆石墨复合材料及其制备方法和应用、锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着市场对锂离子电池快充能力及续航里程增加的需求不断提升，要求锂离子电池负极材料在具有高能量密度的同时其快充性能也大幅提高。目前市场化的负极材料主要以石墨材料为主，其表面包覆材料为沥青或树脂碳化后形成的软碳或硬碳。由于该材料在充放电过程中锂离子的嵌入/脱出主要是沿材料的层间进行，存在路径长、易膨胀等问题，造成其倍率性能偏差以及材料的体积膨胀严重。
[0003]为了解决该问题，中国专利CN105529466B公开了一种预储锂的无定形碳包覆石墨复合材料，其制备步骤包括：1)将模板剂与丙烯腈单体混合，加入引发剂进行聚合反应，得到模板剂/聚丙烯腈复合材料；将石墨、乳化剂分散在水中，得到石墨混合物；2)将模板剂/聚丙烯腈复合材料加入石墨混合物中进行乳化反应，反应后加入酸液刻蚀，以除去模板剂，得到多孔聚丙烯腈/石墨复合材料；3)将多孔聚丙烯腈/石墨复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体电解质包覆石墨复合材料，其特征在于：所述复合材料为核壳结构，所述核壳结构的内核包含石墨，外壳由内向外依次为第一外壳层、第二外壳层，所述第一外壳层包含固体电解质，所述第二外壳层为碳层。2.根据权利要求1所述的固体电解质包覆石墨复合材料，其特征在于：所述内核、第一外壳层、第二外壳层的厚度比为100:(5
‑
10):(1
‑
5)；和/或，所述固体电解质选自Li
1.3
Al
0.3
Ti
1.7
(PO4)3、Li
0.35
La
0.55
TiO3、Li7La3Zr2O
12
中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的固体电解质包覆石墨复合材料，其特征在于：所述内核主要由石墨、粘结剂组成；所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述石墨与聚偏氟乙烯的质量比为(80
‑
100):(5
‑
20)，优选为90:10；和/或，所述第一外壳层主要由固体电解质、碳纳米管和导电聚合物组成；所述固体电解质、碳纳米管、导电聚合物的质量比为(50
‑
80):(10
‑
30):(10
‑
20)，优选为(50
‑
60):(10
‑
30):(10
‑
20)；所述导电聚合物选自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯中的一种或多种；和/或，所述碳层为无定形碳层，所述无定形碳层由包含树脂的混合液经碳化处理后得到；所述树脂选自酚醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的固体电解质包覆石墨复合材料，其特征在于：所述第一外壳层采用磁控溅射法制备，以包含石墨的内核作为基底，以包含固体电解质的复合材料作为靶材；制备条件为：在密闭环境中，调整基底与靶材之间的距离为5
‑
15cm，并将基底与水平面的夹角调整为3
°‑
10
°
；将密闭环境抽真空处理后向密闭环境中通入惰性气体作为溅射气体；控制密闭环境的气压为0.1
‑
0.5Pa，通过直流溅射源进行磁控溅射，溅射时间为30
‑
120min，将包含固体电解质的复合材料植入到包含石墨的内核的表层中，沉积厚度为100
‑
500nm；和/或，所述碳化处理的温度为700
‑
1000℃，碳化时间为1
‑
48h。5.一种固体电解质包覆石墨复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)制备包含固体电解质的复合材料；制备包含石墨的内核；制备包含树脂的混合液；(2)采用磁控溅射法，以包含石墨的内核作为基底，以包含固体电解质的复合材料作为靶材，在内核上形成第一外壳层；之后将其与包含树脂的混合液混合，干燥后进行碳化处理，形成第二外壳层，即得。6.根据权利要求5所述的固体电解质包覆石墨复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐军红，陈和平，陈玉，
申请(专利权)人：洛阳月星新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：