[發(fā)明專利]硅基復合負極材料及其制備方法和全固態(tài)鋰電池

在審

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• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN115117344A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設計）人: 歷彪;郭姿珠;時琢;王國帥
• 申請（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/587;H01M10/052;H01M10/058;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強

1.一種硅基復合負極材料，其特征在于，所述硅基復合負極材料包括硅基材料內(nèi)核，以及依次包覆所述硅基材料內(nèi)核的反鈣鈦礦固態(tài)電解質(zhì)層和硫系固態(tài)電解質(zhì)層，所述反鈣鈦礦固態(tài)電解質(zhì)層包括Li_3-tOH_tA，其中A為Cl、Br和I中的至少一種，0≤t≤2。

2.如權(quán)利要求1所述的硅基復合負極材料，其特征在于，所述硫系固態(tài)電解質(zhì)層的厚度大于所述反鈣鈦礦固態(tài)電解質(zhì)層的厚度。

3.如權(quán)利要求2所述的硅基復合負極材料，其特征在于，所述反鈣鈦礦固態(tài)電解質(zhì)層和所述硫系固態(tài)電解質(zhì)層的厚度比為1:(2-100)。

4.如權(quán)利要求1所述的硅基復合負極材料，其特征在于，所述反鈣鈦礦固態(tài)電解質(zhì)層的厚度為5nm-200nm；所述硫系固態(tài)電解質(zhì)層的厚度為20nm-3μm；所述硅基材料內(nèi)核的粒徑為10nm-1μm。

5.如權(quán)利要求1所述的硅基復合負極材料，其特征在于，所述硅基材料內(nèi)核包括單質(zhì)硅材料、硅合金材料、硅氧材料和硅碳材料中的至少一種；所述硅合金材料包括鋰硅合金Li_xSi，0＜x≤4.4；所述硅氧材料包括氧化亞硅SiO_y，0＜y＜2。

6.如權(quán)利要求1所述的硅基復合負極材料，其特征在于，所述硫系固態(tài)電解質(zhì)層包括玻璃態(tài)的mLi₂S·nP₂S₅和結(jié)晶態(tài)的Li_aP_bS_c中的至少一種，其中，m+n＝100，m＞n，a、b和c是大于零的正整數(shù)，a+5b＝2c，1≤a/b＜4。

7.一種硅基復合負極材料的制備方法，其特征在于，包括：

硅基材料用反鈣鈦礦固態(tài)電解質(zhì)材料包覆，得到第一包覆物，所述反鈣鈦礦固態(tài)電解質(zhì)材料包括Li_3-tOH_tA，其中A為Cl、Br和I中的至少一種，0≤t≤2；

所述第一包覆物用硫系固態(tài)電解質(zhì)包覆，得到硅基復合負極材料。

8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括：

所述硅基材料與所述反鈣鈦礦固態(tài)電解質(zhì)材料混合球磨后，得到所述第一包覆物；

所述第一包覆物與所述硫系固態(tài)電解質(zhì)材料混合球磨后，得到所述硅基復合負極材料。

9.一種全固態(tài)鋰電池，其特征在于，包括正極、負極以及位于所述正極和所述負極之間的固態(tài)電解質(zhì)層，所述負極包括如權(quán)利要求1-6任一項所述的硅基復合負極材料或如權(quán)利要求7-8任一項所述的制備方法制得的硅基復合負極材料。

10.如權(quán)利要求9所述的全固態(tài)鋰電池，其特征在于，所述負極包括負極集流體，以及設置在所述負極集流體上的負極材料層，所述負極材料層包括所述硅基復合負極材料，且所述負極材料層不含固態(tài)電解質(zhì)材料。