[發(fā)明專利]一種銅氮化物改性的鋰電池材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811031567.X
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109216675A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李泉;李文俊;禹習(xí)謙;李泓
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院物理研究所;北京衛(wèi)藍新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/42
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 郭廣迅

1.一種銅氮化物改性的鋰電池材料，所述鋰電池材料包含鋰電池基礎(chǔ)材料和包覆于所述鋰電池基礎(chǔ)材料表面或摻入所述鋰電池基礎(chǔ)材料中的銅氮化物，其中所述銅氮化物的化學(xué)式為Cu_AN，其中0.5≤A≤4。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池材料，其中，所述鋰電池基礎(chǔ)材料為選自負極片、集流體、隔膜、固體電解質(zhì)片、負極活性材料顆粒和無機固體電解質(zhì)顆粒中的一種或多種，所述銅氮化物包覆于所述鋰電池基礎(chǔ)材料的表面；優(yōu)選地，包覆在所述鋰電池基礎(chǔ)材料上的銅氮化物的厚度或粒徑范圍為1nm～30μm；或者

所述鋰電池基礎(chǔ)材料為聚合物固體電解質(zhì)，所述銅氮化物摻入所述聚合物固體電解質(zhì)中；優(yōu)選地，以所述鋰電池材料的重量計，所述銅氮化物的摻入量為5～30重量％，優(yōu)選為7～15重量％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰電池材料，其中，1≤A≤4，更優(yōu)選地，1.5≤A≤3；

優(yōu)選地，所述鋰電池基礎(chǔ)材料為選自負極片、集流體、隔膜和固體電解質(zhì)片中的一種或多種；更優(yōu)選地，包覆在所述鋰電池基礎(chǔ)材料上的銅氮化物的厚度或粒徑范圍為2nm～10μm，優(yōu)選為20nm～2μm，更優(yōu)選為100nm～1.5μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鋰電池材料，其中，所述負極片為金屬鋰負極片、復(fù)合金屬鋰負極片或鋰合金負極片；更優(yōu)選地，所述鋰合金負極片為鋰硼合金負極片、鋰鋁合金負極片或鋰鎂合金負極片；

優(yōu)選地，所述集流體為銅箔、沖孔銅網(wǎng)、泡沫銅、鎳箔、沖孔鎳網(wǎng)或泡沫鎳；更優(yōu)選地，所述集流體的厚度為3μm～5mm，優(yōu)選為5～50μm，例如12μm；

優(yōu)選地，所述隔膜為單層聚乙烯隔膜，單層聚丙烯隔膜、聚乙烯-聚丙烯-聚乙烯三層隔膜、聚酰亞胺隔膜、聚芳綸隔膜、纖維素隔膜或聚醚酰亞胺隔膜；

更優(yōu)選地，所述隔膜的厚度為10～50μm，優(yōu)選為15～20μm；孔隙率為10～50％，優(yōu)選為30～45％；

優(yōu)選地，所述固體電解質(zhì)片為無機固體電解質(zhì)片或聚合物固體電解質(zhì)片；

更優(yōu)選地，所述的無機固體電解質(zhì)片由選自以下無機固體電解質(zhì)中的一種或多種形成：Li₅La₃Ta₂O₁₂、Li₅La₃Nb₂O₁₂、Li₇La₃Sn₂O₁₂、Li_1+xAl_xGe_2-x(PO₄)₃、Li_3yLa_2/3-yTiO₃、LiZr_2-zTi_z(PO₄)₃、Li_1+mAl_mTi_2-m(PO₄)₃、Li_4-nGe_1-nP_nS₄、鋰磷氧氮電解質(zhì)、Li_3+pSi_pP_pO₄、Li₇La₃Zr₂O₁₂、Li_7-qLa₃Zr_2-qTa_qO₁₂和Li₂S-P₂S₅體系硫化物電解質(zhì)；其中，0≤x≤2，0≤y≤2/3，0≤z≤2，0≤m≤2，0≤n≤1，0≤p≤2，0≤q≤1；

更優(yōu)選地，所述聚合物電解質(zhì)片包含聚合物電解質(zhì)和電解質(zhì)鹽；進一步優(yōu)選地，所述聚合物電解質(zhì)為選自聚氧化乙烯、聚苯醚、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亞胺、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚乙烯吡咯烷酮、聚二乙烯基硫和聚乙二醇雙丙烯酸酯中的一種或多種；進一步優(yōu)選地，所述電解質(zhì)鹽為選自LiPF₆、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、LiNO₃、Li₂CO₃、LiF、LiBF₄、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、LiSO₃CF₃、(氟磺酰)(正全氟丁基磺酰)亞胺鋰和LiClO₄中的一種或多種；

更優(yōu)選地，所述聚合物電解質(zhì)片的厚度為30～60μm，以及孔隙率為0～70％，優(yōu)選為0～10％。