[發明專利]一種包覆型復合材料、極片和電池

在審

• 申請號: 202310381050.8
• 申請日: 2023-04-11
• 公開（公告）號: CN116314715A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 莫肇華;陳先金;趙偉;李素麗
• 申請（專利權）人: 珠海冠宇電池股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/131;H01M4/04;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京布瑞知識產權代理有限公司 11505
• 代理人: 周坤

本發明涉及電池技術領域，具體涉及一種包覆型復合材料以及包括該包覆型復合材料的極片和電池。包覆型復合材料具有核殼結構，其中，核為石榴石型結構鋰鑭鋯氧顆粒，殼為偏二氟乙烯?六氟丙烯共聚物。本發明的包覆型復合材料的表面具有疏水的外殼，該外殼能夠有效隔絕空氣中的水分和二氧化碳，減少氫氧化鋰和碳酸鋰的生成，從而提高包覆型復合材料在空氣中的穩定性，而且該包覆型復合材料在氮甲基溶劑中使用不與PVDF凝膠化；本發明包括該包覆型復合材料的極片，具有更高的穩定性和優異的鋰離子導電性；本發明的極片所得的電池，具更好的循環性能。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體涉及一種包覆型復合材料以及包括該包覆型復合材料的極片和電池。

背景技術

氧化物固態電解質材料作為一類具有較高離子導電率的陶瓷材料在鋰離子電池，尤其是固態電池中具有廣泛的應用前景，其主要包括鈣鈦礦型氧化物的鋰鑭鈦氧LLTO和NASICON結構氧化物的磷酸鈦鋁鋰LATP、磷酸鈦鍺鋰LAGP以及石榴石結構鋰鑭鋯氧(LLZO)基固體電解質。其中LLTO和LATP或LAGP具有優異的化學穩定性，但與負極金屬鋰界面穩定性差。而LLZO基固體電解質不僅有優異的對鋰穩定性，且室溫離子電導率最高可達10^-3S·cm^-1，在電池中表現出優異的電化學性能。但LLZO基固體電解質表面具有較高的活性，會與空氣中的水分和二氧化碳反應生成氫氧化鋰和碳酸鋰，從而導致表面的鋰溶出降低表面的離子電導率。另外，LLZO在NMP、DMF、DMAc等氮甲基類溶劑中使用時會與PVDF基反應發生凝膠化，嚴重影響了其在鋰離子電池以及固態電池中的使用。

針對LLZO基固態電解質在空氣中穩定性差的問題，主要的解決方式是在其表面包覆一層保護層。例如，申請號為CN?112290082?A的中國專利，在LLZO基固態電解質表面包覆一層摻雜有鋰鹽的聚氧化乙烯基、聚碳酸酯基離子導電聚合物，但是這種方法由于引入鋰鹽使得其表面更容易吸水而形成氫氧化鋰，并沒有解決LLZO基固態電解質在空氣中穩定性差的問題。

因此，發明一種在空氣中穩定性好且在氮甲基溶劑中使用不與PVDF凝膠化的LLZO基固態電解質是非常重要的。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述問題，提供一種包覆型復合材料以及包括該包覆型復合材料的極片和電池。本發明的包覆型復合材料的表面具有疏水的外殼，該外殼能夠有效隔絕空氣中的水分和二氧化碳，減少氫氧化鋰和碳酸鋰的生成，從而提高包覆型復合材料在空氣中的穩定性，而且該包覆型復合材料在氮甲基溶劑中使用不與PVDF凝膠化；本發明包括該包覆型復合材料的極片，具有更高的穩定性和優異的鋰離子導電性；本發明的極片所得的電池，具更好的循環性能。

本發明第一方面提供了一種包覆型復合材料，所述包覆型復合材料具有核殼結構，其中，所述核為石榴石型結構鋰鑭鋯氧顆粒，所述殼為偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物。

本發明第二方面提供了一種極片，該極片包括集流體和至少一層涂覆于集流體一側或兩側表面的涂層，所述涂層包括第一方面所述的包覆型復合材料。

本發明第三方提供了一種電池，該電池包括第二方面所述的極片，該極片為正極片和/或負極片。

通過上述技術方案，本發明與現有技術相比至少具有以下優勢：

(1)本發明的包覆型復合材料在空氣中的穩定性好；

(2)本發明的包覆型復合材料在氮甲基溶劑中使用不與PVDF凝膠化；

(3)本發明的包括包覆型復合材料的極片具有更高的穩定性；

(4)本發明的包括包覆型復合材料的極片的鋰離子導電性能好；

(5)本發明的包括包覆型復合材料的電池的循環性能好。

本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明