[發明專利]固態鋰電池

在審

• 申請號: 202110335714.8
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN115133022A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 廖鵬;曾海生;錢柳
• 申請（專利權）人: 孚能科技（贛州）股份有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/66;H01M4/36;H01M10/0562;H01M10/0525
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;劉亭亭

本發明提供一種固態鋰電池，該固態鋰電池包括：正極極片，負極極片和固態電解質；該正極極片含有正極活性物質層；該正極活性物質層的正極活性物質包括金屬氟化物和/或改性金屬氟化物復合材料。該固態鋰電池具有高能量密度，質量能量密度可以達到500Wh/kg，體積能量密度可以達到1000Wh/L；該固態鋰電池具有優異的高溫性能，高溫存儲下不脹氣；具有高安全性能的優點，100％通過針刺，過充，短路等安全測試。

技術領域

本申請涉及鋰電池領域，尤其涉及一種正極極片活性物質包含金屬氟化物的固態鋰電池。

背景技術

當前液態鋰離子電池，其正極和負極之間只有一層10微米左右厚度的隔膜，隔膜的耐穿刺強度不高。隨著充放電循環次數的增加，鋰離子易在負極表面析出進而形成鋰枝晶、刺破隔膜，導致內短路進而起火爆炸。液態鋰離子電池的安全性低、風險性高。

市場對電池的性能要求、不僅限于安全性能，對能量密度的要求亦越來越高。當前鋰離子電池的正極材料比容量低，提高其能量密度是提高鋰電池能量密度最有效的手段。因此，開發新一代具有高能量和高安全性能的電池具有迫切需求。

金屬氟化物是鋰離子電池的一類新型正極材料，具有低成本、高能量密度等優點，但是其液態鋰離子電池存在容量衰減快、體積膨脹大以及與電解液發生副反應等缺點，其商業化實際應用并不容易。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種金屬氟化物固態鋰電池，該固態鋰電池具有高能量密度、優異的高溫性能以及高安全性能的優點。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案，本發明提供一種固態鋰電池，該鋰電池包括：

正極極片，負極極片和固態電解質層；所述正極極片含有正極活性物質層；所述正極活性物質層的正極活性物質包括金屬氟化物和/或改性金屬氟化物復合材料。

優選地，所述金屬氟化物為FeF₃、CoF₃、CuF₂、MnF_3、、LiFe₂F₆和LiMgFeF₆中的一種或幾種任意組合。

優選地，所述改性金屬氟化物復合材料為碳改性金屬氟化物復合材料。

更優選地，所述碳改性金屬氟化物復合材料包含FeF₃/C、CoF₃/C、CuF₂/C和MnF₃/C中的一種或幾種任意組合。

所述碳改性金屬氟化物復合材料的碳源為碳納米管、炭黑、人造石墨、天然石墨、乙炔黑、石墨烯和含碳有機高分子材料中的一種或幾種任意組合。

優選地，所述碳源為碳納米管、炭黑、天然石墨、乙炔黑和石墨烯中的一種或幾種組合物。

更優選地，所述碳改性金屬氟化物復合材料中金屬氟化物與碳的質量比為1～50:1。

優選地，所述正極極片包括正極集流體，導電劑，粘結劑和所述正極活性物質層。

更優選地，所述導電劑，粘結劑和正極活性物質層之間的重量比例為(1-10):(1-10):(80-98)，優選為(2-5):(1-5):(90-97)。

所述導電劑為導電炭黑、導電石墨、導電碳納米管、石墨烯和導電碳纖維中的一種或幾種任意組合。

所述粘結劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羥甲基纖維素鈉、聚丙烯酸、丁苯橡膠和丙烯腈中的一種或幾種任意組合。

優選地，所述正極活性物質層中還包括固態電解質，優選固態電解質在正極活性物質中的含量為0.1-20重量％。