[發明專利]一種新型鋰離子電池電極材料及其應用

有效

• 申請號: 201410101204.4
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103872293A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 郭玉國;張娟;殷雅俠
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京慶峰財智知識產權代理事務所(普通合伙) 11417
• 代理人: 劉元霞;謝蓉

1.一種碲基材料，包含碲-載體材料復合物，所述載體材料選自金屬氧化物、碳、導電聚合物、硫族金屬化合物；

其中，所述金屬氧化物選自氧化錳、氧化鈦、氧化鈷、氧化錫、氧化鎢中的一種或多種；

所述的碳載體包括：多孔碳，碳納米管，石墨烯；多孔碳選自含有大孔、介孔、微孔及分級多孔碳中至少一種的碳材料；碳黑選自乙炔黑、科琴黑和Super-P中的一種或多種；

所述的導電聚合物選自聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔、聚噻吩、聚苯、聚丙烯腈的一種或多種；

所述的硫族金屬化合物包括金屬硫化物、金屬硒化物、金屬碲化物，其中所述硫族金屬化合物中的金屬至少選自Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、Sn、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Nb、Ag、W、Pb、Sb、Ge、Mo中的一種或多種。

2.一種碲基材料的制備方法，特征在于：將單質碲與載體材料混合球磨12h后，于氬氣氣氛下，600℃保持15h，取出后400℃保持6h，再停止加熱冷卻至室溫，得到所述碲基復合材料。

3.一種碲基材料復合電極，其特征在于所述材料含有權利要求1所述的碲-載體材料復合物，以及含有導電添加劑、粘結劑和相應溶劑，

所述導電添加劑為Super-P，、科琴黑，、石墨烯、碳納米管中的一種或多種，優選地，所述導電添加劑為石墨烯、科琴黑、Super-P炭黑按1:0.2～0.6:0.2～0.6的摩爾比形成的混合物。

所述粘結劑為水系粘結劑或水系粘結劑與有機體系粘結劑的組合；水系粘結劑選自：海藻酸鈉，羧甲基纖維素鈉，羧甲基纖維素鈉和丁苯橡膠復合物，環糊精，聚環氧乙烷中的一種或多種；有機體系粘結劑選自：聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種，優選地，所述粘結劑為羧甲基纖維素鈉和丁苯橡膠復合物。

4.一種鋰離子電池，包括能夠可逆嵌脫鋰的正極，負極和電解質，其特征在于，負極以碲或者權利要求1所述的碲基材料作為活性物質，且所述正極和負極中都包含粘結劑，優選地，所述正極或負極中包含水溶性膠作為粘結劑，特別優選地，所述正極和負極中都包含水溶性膠作為粘結劑。

5.根據權利要求4所述的鋰離子電池，其特征在于：正極材料為嵌鋰化合物，選自鋰過渡金屬氧化物和聚陰離子正極材料、錳酸鋰及其復合物、三元正極材料及其復合物、鈷酸鋰及其復合物、磷酸鐵鋰及其復合物、富鋰材料及其復合物。

6.根據權利要求4所述的鋰離子電池，其特征在于：所述粘結劑為水系粘結劑或水系粘結劑與有機體系粘結劑的組合；水系粘結劑選自：海藻酸鈉，羧甲基纖維素鈉，羧甲基纖維素鈉和丁苯橡膠復合物，環糊精，聚環氧乙烷中的一種或多種；有機體系粘結劑選自：聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種。優選地，所述粘結劑為羧甲基纖維素鈉和丁苯橡膠復合物；特別優選地，所述正極和負極中都包含水溶性膠作為粘結劑；

優選地，所述導電添加劑選自Super-P炭黑，科琴黑，碳納米管，石墨烯中的一種或者多種，且所述正極和負極中都包含導電添加劑，還優選地，所述正極或負極中石墨烯、科琴黑及Super-P混合物作為添加劑，特別優選地，所述正極和負極中都包含石墨烯、科琴黑及Super-P混合物作為導電添加劑；

優選地，所述電解質選自液體電解質和固體電解質；

其中，所述的液體電解質包括基于質子性有機溶劑和離子液體的電解質；固體電解質包括無機固態電解質、凝膠聚合物電解質和固態聚合物電解質；

基于質子性有機溶劑的電解質選自醚電解液和碳酸酯電解液；醚電解液的溶劑選自1,3-二氧戊環、乙二醇二甲醚和三乙二醇二甲醚中的至少一種，溶質選自六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、碘化鋰和二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰中的至少一種；碳酸酯電解液的溶劑選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的至少一種，溶質選自六氟磷酸鋰、高氯酸鈉、碘化鋰和二（三氟甲基磺酰）亞胺鋰(LiTFSI)中的至少一種；

所述無機固態電解質選自一種或多種固態陶瓷電解質；

所述聚合物電解質選自聚環氧乙烷(PEO)、聚乙二醇二甲醚(PEGDME)、偏二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)中的一種或幾種。