動力電池現有技術中,找到一種既能阻隔正極與電解質之間的副反應,又具有良好的電子電導和離子電導的材料,是一個難題。
來源:前沿情報站(qyqbz_2021)
鋰電池的結構中,隔膜是關鍵的內層元件之一。
隔膜的效能很大程度上決定了電池的介面結構、內阻等,直接影響電池的容量、迴圈以及安全效能等特性。 對於電池而言,隔膜主要用於分開電池的正、負極,防止兩極接觸而短路,同時還使電解質離子能夠正常透過的功能。隔膜材質的物理化學性質對電池的效能有很大的影響。電池的種類不同,採用的隔膜也不同。
現有以無機固態電解質為基礎的全固態鋰電池大多采用傳統正極材料,但由於高壓正極與固態電解質材料之間存在副反應,會造成電池容量快速衰減,所以常常需要對正極材料表面進行包覆處理,透過包覆降低正極材料與不耐氧化的固態電解質的副反應,以提高電池的整體效能。
現有技術中使用的包覆物大多為氧化物和含鋰的過渡金屬氧化物,例如LiNbO3、LiTaO3、Li4Ti5O12、Al2O3等,其中以LiNbO3包覆的正極材料應用最為廣泛。
但是這些材料都具有較低的離子電導以及更低的電子電導,雖然可以在一定程度上阻隔正極與電解質之間的副反應,但也同時阻礙了正極材料電子通路的形成。
並且,在包覆完畢後,需要再次新增導電劑來改善電子導電性,而導電劑又一定程度阻礙了離子通路的形成,形成了一種雙敗的結果。
因此,需要尋找一種合適的正極材料,既可以阻隔正極與電解質之間的副反應,又可以具有良好的電子電導和離子電導。
11月30日,比亞迪股份有限公司公開一件專利《一種正極複合材料及其製備方法和全固態鋰電池》,公開號CN113725405A,提供了一種正極複合材料,可以阻隔正極材料與電解質之間的副反應,並能進一步提升電池的迴圈效能。
根據專利描述,使用本公開的正極材料製備得到的電池提高了固態鋰電池的首次放電比容量和電池迴圈壽命。
專利公開的正極材料的包裹層,包括固態電解質顆粒,和分佈於所述固態電解質顆粒之間的鹵素摻雜的鉬酸鹽半導體微粒。
與鹵素摻雜的鉬酸鹽半導體和相應的固態電解質分別單獨成層包覆相比,本公開所提供的正極材料能夠發揮更高的容量,具有更好的迴圈效能。
並且,當鹵素摻雜的鉬酸鹽半導體材料為氟摻雜的鉬酸鹽半導體材料時,應用本公開的正極材料製備得到的電池的首次放電比容量可以高達143mAh/g、迴圈次數可以高達287次,顯著提高了首次放電比容量和迴圈壽命。