[發明專利]一種專用于高鎳三元鋰電池的固態電解質及制備方法

在審

• 申請號: 201810155058.1
• 申請日: 2018-02-23
• 公開（公告）號: CN108565493A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 陳慶;曾軍堂
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于鋰電池領域，具體涉及一種專用于高鎳三元鋰電池的固態電解質及制備方法，本發明一種專用于高鎳三元鋰電池的固態電解質及制備方法，在超支化硼酸酯形成的過程中，將LiBH₄粉加入其中，通過超支化硼酸酯支化結構的形成，將LiBH₄穩定的網絡其中，形成的固體電解質具有良好的離子電導率，倍率性能高，滿足高鎳的高容量需要。同時該固態電解質有效克服了高鎳三元材料易與電解液反應的缺陷。通過測試，應用于811高鎳三元電池，在電壓3.50V，100 mA/g的充放電條件下，首次放電容量高達236 mAh/g，300次循環后容量仍保持在200mAh/g左右。

技術領域

本發明屬于鋰電池領域，具體涉及一種專用于高鎳三元鋰電池的固態電解質及制備方法。

背景技術

鋰電池是一種以鋰金屬或鋰合金為負極材料，使用非水電解質溶液的一次電池，與可充電電池鋰離子電池跟鋰離子聚合物電池是不一樣的。鋰電池的發明者是愛迪生。由于鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應用。隨著二十世紀末微電子技術的發展，小型化的設備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規模的實用階段。鋰電池通常分兩大類：鋰金屬電池：鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。鋰離子電池：鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。雖然鋰金屬電池的能量密度高，理論上能達到3860瓦/公斤。但是由于其性質不夠穩定而且不能充電，所以無法作為反復使用的動力電池。而鋰離子電池由于 具有反復充電的能力，被作為主要的動力電池發展。但因為其配合不同的元素，組成的正極材料在各方面性能差異很大，導致業內對正極材料路線的紛爭加大。通常我們說得最多的動力電池主要有磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池以及三元鋰電池（三元鎳鈷錳）。

鋰電池負極材料大體分為以下幾種：

第一種是碳負極材料：目前已經實際用于鋰離子電池的負極材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。

第二種是錫基負極材料：錫基負極材料可分為錫的氧化物和錫基復合氧化物兩種。氧化物是指各種價態金屬錫的氧化物。目前沒有商業化產品。

第三種是含鋰過渡金屬氮化物負極材料，目前也沒有商業化產品。

第四種是合金類負極材料：包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金 ，目前也沒有商業化產品。

第五種是納米級負極材料：納米碳管、納米合金材料。

第六種納米材料是納米氧化物材料：目前合肥翔正化學科技有限公司根據2009年鋰電池新能源行業的市場發展最新動向，諸多公司已經開始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在以前傳統的石墨，錫氧化物，納米碳管里面，極大的提高鋰電池的沖放電量和充放電次數。

鋰離子電池和傳統的蓄電池比較起來，不但能量更高，放電能力更強，循環壽命更長，而且其儲能效率能夠超過90%,以上特點決定了鋰離子電池在電動汽車、存儲電源等方面極具發展前景。決定鋰離子動力電池成本和性能的關鍵在于材料，鋰離子動力電池的材料決定了電動汽車的發展路線和運行模式。因此，突破鋰離子動力電池的瓶頸問題，關鍵在于材料問題的解決。

目前商業化的鋰離子電池目前主要采用LiCoO2作為正極材料，但LiCoO2存在安全性和耐過充性問題，Co 屬于稀有資源，價格昂貴，且金屬鈷容易對環境造成污染。而LiNiO2的穩定性差，容易引起安全問題，需在氧氣氣氛下合成，并且容易發生陽離子混排和生成非化學計量比結構化合物。LiMn2O4在循環過程中容易發生晶型轉變以及錳離子的溶解，導致電池容量衰減。