【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硫化物全固态锂金属电池制造领域，具体涉及一种高纵横比的有极阴极材料，特别适用于硫化物全固态锂金属电池。
技术介绍
1、随着储能电池的发展与改进，与目前相对应用较广泛的无机材料相比，有机材料原料来源广泛，不受矿藏资源的限制，电极电位可调控，且具有可回收与再利用性、可设计性、污染性小等特点，在未来电池材料中具有很大的潜力。其中li4c8h2o6有机材料具有高的比容量和热稳定性，在充放电过程中结构变化较小，合成过程简单，但是其电子电导率低。
2、锂电池技术不断进步，向更高性能及安全性进发。固态电池符合锂电池技术发展趋势，或将成为锂电池的下一代形态。固态电池的固态电解质具有不易燃、无腐蚀、无挥发等特性，在安全性方面远优于液态电池。锂离子电池固态化在大幅度提高安全性的同时可兼具高能量和高功率密度，其中，硫化物固态电解质由于其具有最高的离子电导率、较好的机械延展性以及与电极良好的界面接触等优点，成为最具潜力的技术方向，但是硫化物固态电解质的电化学性稳定性差，容易发生电化学分解。
3、近年来，针对硫化物全固态电池开发和研究了几种类型的有机阴极材料，但发现有机阴极的导电性差和密度低，硫化物全固态电池的活性材料的利用率低。有研究学者想通过导电剂构建电子渗透网络，使导电剂和有机阴极材料、硫化物全固态电解质共享更多界面，但是结果却出乎意料，导电剂不仅会影响有机阴极材料的容量，还会影响硫化物固体电解质的界面稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术对现有技术中的问题，公开
2、有两个主要因素限制了有机阴极材料在电池中的应用。一方面是有机阴极材料的电子电导率低，另一方面，有机阴极材料的密度小，导致复合阴极中活性物质的质量比小。良好的电子传输是复合阴极内氧化还原反应的必要条件，也是提高复合阴极活性物质利用率的必要参数。然而，硫化物固态电解质通常具有狭窄的电化学窗口，因此复合阴极中通常使用线性导电添加剂，以减少导电剂与硫化物固态电解质之间的接触面积，从而减少硫化物固态电解质的电化学分解。在硫化物固态点解中的线性导电剂的纵横(纵横比为导电剂长度:导电剂直径)尤其重要，当具有超高纵横比时，有利于导电剂在复合阴极内形成良好的交联电网络，可以使导电剂、有机阴极材料和硫化物固态电解质可以共享更多界面，不仅能提高离子的传输，还有利于活性材料充分利用其电化学活性。由于有机锂li4c8h2o6具有高的比容量和热稳定性，在充放电过程中结构变化较小，合成过程简单，在本专利技术中，我们选取了有机锂li4c8h2o6作为有极阴极的活性材料之一，并探索了li4c8h2o6在硫化物固态电解质中的优化应用条件，我们发现当配合具有高纵横比的导电剂时，可以有效地提高在硫化物全固态电池中复合阴极的电导率、倍率性能和活性物质的利用率。
3、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
4、本专利技术提供了一种可适用于硫化物全固态锂金属电池的有机阴极材料，所述有机阴极材料li4c8h2o6@c，其中c为碳导电剂(c导电剂)，c导电剂的直径为5-250nm，纵横比为大于1×103。
5、本专利技术的纵横比为c导电剂长度与c导电剂直径的比值，上述设计，具有该超高纵横比下的c导电剂可在复合阴极内形成良好的交联导电网络，使导电剂、有机阴极材料和硫化物固态电解质共享更多的界面，有利于离子和电子的传输，从而提高复合阴极的活性材料利用率和倍率性能，并且，具有该超高纵横比下的c导电剂的复合阴极具有高容量。
6、作为进一步的方案，所述有机阴极材料li4c8h2o6@c是li4c8h2o6在c导电剂的表面原位生长的有机阴极材料。可以在保持高容量的同时有效地减少硫化物电解质的分解，并且可以有效地改善有机阴极颗粒内部的电子传输，缩短离子和电子的传输通道，从而更好地发挥li4c8h2o6的电化学活性。
7、作为进一步的方案，所述c导电剂，包括cnt和vgcf；作为更进一步的方案，所述c导电剂为cnt。
8、作为进一步的方案，所述有机阴极材料li4c8h2o6@c以li4c8h2o6计，在复合阴极活性材料中的质量占比为15wt.％-45wt.％；作为更进一步的方案，有机阴极材料li4c8h2o6@c以li4c8h2o6计，在复合阴极活性材料中的质量占比为(20±10)wt.％。当li4c8h2o6在复合阴极活性材料中的质量占比在15wt.％-45wt.％之间时，高纵横比c导电剂搭配li4c8h2o6对硫化物全固态电池中复合阴极的电导率、倍率性能和活性物质的利用率改善效果是不同的，当li4c8h2o6在复合阴极活性材料中的质量占比为(20±10)wt.％时，高纵横比的c导电剂搭配li4c8h2o6和硫化物固态电解质时，对复合阴极的电导率和倍率性能改善最佳。
9、作为进一步的方案，所述有机阴极材料li4c8h2o6@c中li4c8h2o6与c导电剂的质量比为(3-5)：1；作为更进一步的方案，所述li4c8h2o6与c导电剂的质量比为(4±0.3):1。
10、作为进一步的方案，所述有机阴极材料li4c8h2o6@c以衍射角2θ表示的x射线粉末衍射图谱中，具有13.5°、15.5°、22.5°、27°的特征衍射峰。
11、本专利技术还提供了一种有机阴极材料li4c8h2o6@c的制备方法，包括根据质量比称取2,5-二羟基甲状腺酸与c导电剂，将称取后的材料分散于甲醇中，进行超声分散，获得黑色分散体，向其中加入相应摩尔比的甲氧化锂进行反应，将反应后的产物先离心后干燥，然后再加热，获得深绿色的固体粉末。
12、作为进一步的方案，所述超声分散的时间为2h。
13、作为进一步的方案，所述反应的时间为24h。
14、作为进一步的方案，加热的时间为12h，加热的温度为220℃。
15、本专利技术还提供了一种特别适用于硫化物固态电解质的包含上述li4c8h2o6@c有机阴极材料的复合阴极。
16、作为进一步的方案，所述复合阴极，还包括硫化物固态电解质，其中li4c8h2o6:硫化物固态电解质:c导电剂的质量之比为(15-45):(45-75):(10)。
17、作为进一步的方案，所述硫化物固态电解质为li6ps5cl。
18、本专利技术还提供了一种包含上述复合阴极的硫化物固态电池。
19、本专利技术的特点和有益效果为：超高纵横比下的c导电剂可在复合阴极内形成良好的交联导电网络，使导电剂、有机阴极材料和硫化物固态电解质共享更多的界面，有利于离子和电子的传输，从而提高复合阴极的活性材料利用率和倍率性能，并且，具有该超高纵横比下的c导电剂的复合阴极具有高容量。当使用li4c8h2o6原位包覆c导电剂形成机阴极材料li4c8h2o6本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可适用于硫化物全固态锂金属电池的有机阴极材料，其特征在于，所述有机阴极材料Li4C8H2O6@C，其中C为C导电剂，C导电剂的直径为5-250nm，纵横比为大于1×103。
2.根据权利要求1所述的一种可适用于硫化物全固态锂金属电池的有机阴极材料，其特征在于，所述有机阴极材料Li4C8H2O6@C是Li4C8H2O6在C导电剂的表面原位生长的有机阴极材料。
3.根据权利要求1所述的一种可适用于硫化物全固态锂金属电池的有机阴极材料，其特征在于，所述C导电剂，包括CNT和VGCF中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种可适用于硫化物全固态锂金属电池的有机阴极材料，其特征在于，所述有机阴极材料Li4C8H2O6@C以Li4C8H2O6计，在复合阴极性材料中的质量占比为15wt.％-45wt.％；
5.根据权利要求1所述的一种可适用于硫化物全固态锂金属电池的有机阴极材料，其特征在于，所述有机阴极材料Li4C8H2O6@C以衍射角2θ表示的X射线粉末衍射图谱中，具有13.5°、15.5°、22.5°、27°的特征衍射峰。
...【技术特征摘要】
1.一种可适用于硫化物全固态锂金属电池的有机阴极材料，其特征在于，所述有机阴极材料li4c8h2o6@c，其中c为c导电剂，c导电剂的直径为5-250nm，纵横比为大于1×103。
2.根据权利要求1所述的一种可适用于硫化物全固态锂金属电池的有机阴极材料，其特征在于，所述有机阴极材料li4c8h2o6@c是li4c8h2o6在c导电剂的表面原位生长的有机阴极材料。
3.根据权利要求1所述的一种可适用于硫化物全固态锂金属电池的有机阴极材料，其特征在于，所述c导电剂，包括cnt和vgcf中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种可适用于硫化物全固态锂金属电池的有机阴极材料，其特征在于，所述有机阴极材料li4c8h2o6@c以li4c8h2o6计，在复合阴极性材料中的质量占比为15wt.％-45wt.％；
5.根据权利要求1所述的一种可适用于硫化物全固态锂金属电池的有机阴极材料，其特征在于，所述有机阴极材料li4c8h2o6@...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴凡，宋凤梅，王志轩，李泓，
申请(专利权)人：天目湖先进储能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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