复合材料及其制备方法技术

本申请涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种复合材料及其制备方法。该复合材料包括氧化物固态电解质以及包覆在所述氧化物固态电解质表面的卤化锂包覆层。该卤化锂包覆层不仅可以增强氧化物固态电解质对空气的稳定性，防止氧化物固态电解质表面生成LiOH和Li2CO3污染物，还能增强氧化物固态电解质对锂金属的润湿性，从而减小界面阻抗，同时还可以抑制锂离子在氧化物固态电解质内部沉积，阻止锂枝晶生长；因此，将该复合材料作为固态电解质用于锂离子电池可以延长电池循环寿命，具有很有的应用前景。用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
复合材料及其制备方法


[0001]本申请属于电池材料
，尤其涉及一种复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]固态电池是下一代高安全储能方案的代表，其核心技术在于固态电解质的制备。目前，主流固态电解质可以分为3类：聚合物固态电解质、氧化物固态电解质和硫化物固态电解质。聚合物固态电解质室温离子导率低(约10
‑6‑
10
‑7S/cm量级)，而硫化物固态电解质对空气和水不稳定(易产生H2S剧毒气体)，且价格昂贵。氧化物固态电解质室温离子导率适中(约10
‑4S/cm量级)，化学稳定性强，且造价低。
[0003]氧化物固态电解质面临的难题主要是在制备或生成过程中容易形成表面污染物，如LiOH，Li2CO3等，这些组分对锂金属润湿差，会增大界面阻抗；此外，氧化物固态电解质有一定的电子导电能力，Li
+
可以在其内部沉积，形成锂枝晶。目前，主要通过物理或者化学方法去除表面污染物，露出新鲜氧化物固态电解质表面，但这种方案无法保证后续过程中不再产生污染物，而且不能缓解锂枝晶在氧化物内部生长的问题。
[0004]因此，现有技术有待改进。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种复合材料及其制备方法，旨在解决现有氧化物固态电解质表面易产生污染物，从而造成锂枝晶内部生长的技术问题。
[0006]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请提供一种复合材料，包括氧化物固态电解质以及包覆在所述氧化物固态电解质表面的卤化锂包覆层。
[0008]本申请提供的复合材料中，氧化物固态电解质表面包覆有卤化锂包覆层，该卤化锂包覆层不仅可以增强氧化物固态电解质对空气的稳定性，从而防止氧化物固态电解质表面生成LiOH、Li2CO3等污染物，而且还能增强氧化物固态电解质对锂金属的润湿性，使被包覆的氧化物固态电解质与电极之间接触更加紧密，从而减小界面阻抗，同时该卤化锂包覆层的电子电导率很低，这样可以抑制锂离子在氧化物固态电解质内部沉积，阻止锂枝晶生长；因此，将该复合材料作为固态电解质用于锂离子电池可以延长电池循环寿命，具有很有的应用前景。
[0009]在一些实施例中，所述卤化锂包覆层的厚度为10
‑
100nm。
[0010]在一些实施例中，所述氧化物固态电解质选自氧化物固态电解质片或氧化物固态电解质颗粒。
[0011]在一些实施例中，当所述氧化物固态电解质选自氧化物固态电解质片时，所述氧化物固态电解质片的厚度为1
‑
100μm；
[0012]当所述氧化物固态电解质选自氧化物固态电解质颗粒时，所述氧化物固态电解质颗粒粒径为0.01
‑
50μm。
[0013]在一些实施例中，所述氧化物固态电解质选自锂镧锆氧固态电解质、锂镧钛氧固态电解质、磷酸锗铝锂固态电解质和磷酸钛铝锂固态电解质中的任意一种；和/或，
[0014]所述卤化锂包覆层选自氟化锂包覆层、氯化锂包覆层和溴化锂包覆层中的任意一种。
[0015]第二方面，本申请提供一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0016]提供氧化物固态电解质；
[0017]将所述氧化物固态电解质置于含有卤素离子的溶液中，在所述氧化物固态电解质表面生成卤化锂包覆层，得到所述复合材料。
[0018]氧化物固态电解质一般表面生成有LiOH、Li2CO3等污染物，本申请提供的复合材料的制备方法，通过将氧化物固态电解质置于含有卤素离子的溶液中进行反应，这样氧化物固态电解质表面的LiOH、Li2CO3等污染物与溶液中的卤素离子进行反应，从而在氧化物固态电解质表面生成对空气稳定的卤化锂包覆层，这样通过化学反应将污染物转化为卤化锂保护层，既能防止氧化物固态电解质表面再次生成污染物，而且还能增强氧化物固态电解质对锂金属的润湿性，同时能阻止锂枝晶生长；因此，该制备方法得到的复合材料作为固态电解质用于锂离子电池可以延长电池循环寿命，具有很有的应用前景。
[0019]在一些实施例中，将所述氧化物固态电解质置于含有卤素离子的溶液中，在所述氧化物固态电解质表面生成卤化锂包覆层的步骤包括：将所述氧化物固态电解质置于含有卤素离子的溶液中，在0
‑
50℃条件下静置5
‑
30min。
[0020]在一些实施例中，所述含有卤素离子的溶液为卤化铵溶液。
[0021]在一些实施例中，所述卤化铵溶液为氟化胺溶液，生成的所述卤化锂包覆层为氟化锂包覆，或者所述卤化铵溶液为氯化胺溶液，生成的所述卤化锂包覆层为氯化锂包覆，或者所述卤化铵溶液为溴化胺溶液，生成的所述卤化锂包覆层为溴化锂包覆；和/或，
[0022]所述卤化铵溶液的质量浓度为0.5
‑
1.5mg/ml。
[0023]在一些实施例中，所述氧化物固态电解质选自氧化物固态电解质片或氧化物固态电解质颗粒；和/或，
[0024]所述氧化物固态电解质选自锂镧锆氧固态电解质、锂镧钛氧固态电解质、磷酸锗铝锂固态电解质和磷酸钛铝锂固态电解质中的任意一种。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本申请实施例提供的复合材料的制备方法的流程示意图；
[0027]图2是本申请实施例提供的包覆有卤化锂包覆层的氧化物固态电解质与未包覆的氧化物固态电解质对Li金属润湿情况的对比图；
[0028]图3是本申请实施例提供的包覆有卤化锂包覆层的氧化物固态电解质与未包覆的氧化物固态电解质的电化学阻抗谱对比图；
[0029]图4是本申请实施例提供的包覆有卤化锂包覆层的氧化物固态电解质与未包覆的
氧化物固态电解质分别制成对称电池的瞬态电流响应对比图。
具体实施方式
[0030]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0031]本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0032]本申请实施例第一方面提供一种复合材料，包括氧化物固态电解质以及包覆在所述氧化物固态电解质表面的卤化锂包覆层。
[0033]本申请提供的复合材料中，氧化物固态电解质表面包覆有卤化锂包覆层，该卤化锂包覆层不仅可以增强氧化物固态电解质对空气的稳定性，从而防止氧化物固态电解质表面生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，其特征在于，包括氧化物固态电解质以及包覆在所述氧化物固态电解质表面的卤化锂包覆层。2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述卤化锂包覆层的厚度为10
‑
100nm。3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述氧化物固态电解质选自氧化物固态电解质片或氧化物固态电解质颗粒。4.如权利要求3所述的复合材料，其特征在于，当所述氧化物固态电解质选自氧化物固态电解质片时，所述氧化物固态电解质片的厚度为1
‑
100μm；当所述氧化物固态电解质选自氧化物固态电解质颗粒时，所述氧化物固态电解质颗粒粒径为0.01
‑
50μm。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的复合材料，其特征在于，所述氧化物固态电解质选自锂镧锆氧固态电解质、锂镧钛氧固态电解质、磷酸锗铝锂固态电解质和磷酸钛铝锂固态电解质中的任意一种；和/或，所述卤化锂包覆层选自氟化锂包覆层、氯化锂包覆层和溴化锂包覆层中的任意一种。6.一种复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供氧化物固态电解质；将所述氧化物固态电解质置于含有卤素离子的溶液中，在所述氧化物固态电解质表面生成卤化...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：恒大新能源技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：