[发明专利]一种Te/C全固态电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Te/C全固态电池，包括正极材料、全固态电解质隔膜和负极材料，正极材料为Te/C纳米线。通过采用Te/C纳米线作为正极材料，同时采用固态隔膜，制备得到Te/C全固态电池；生长在碳布上的Te纳米线可以有效提高Te/C纳米线正极与固态隔膜的接触面积，提高导电性，另一方面，固态隔膜有效避免了Te在液态电解质中的溶解，由此解决现有技术Te电极液态电池Te的溶解导致电池性能下降，另外液态电池的液态电解质存在较大安全隐患的技术问题。

技术领域

本发明涉及新型储能材料、新能源以及电化学领域，尤其是一种Te/C全固态电池及其制备方法。

背景技术

随着传统生化能源如，石油、煤、天然气等快速的消耗殆尽，而且它们的燃烧还会产生温室气体和其他有毒有害的物质(SO₂、NO₂等)，对环境和经济的可持续发展带来很多不利影响。因此，寻找可再生的新型绿色能源是当下研究人员最紧迫的任务。

锂离子电池作为上世纪90年代的新新能源，一直倍受人们广泛的关注，且广泛应用于电动汽车、3C数码产品、电站储能等领域。但是当前的锂离子正极材料主要为钴酸锂，以及其他含钴化合物。钴在地壳中的含量较少、价格较为昂贵，以及钴系正极材料的容量较低；另外，当前锂离子电池的电解质主要以液态电解质为主，虽然具有电导率较高、使用方便等优点，但是存在着较大的安全隐患，如在充放电过程中产生的锂枝晶刺穿隔膜、漏液、电解液腐蚀壳体等安全问题。这些缺点严重地限制了锂离子电池的发展。

相比于硒、钴酸锂、镍钴锰三元等正极材料，碲(Te)正极材料具有高比容量、高电子传导率优点和低污染等优点。但是碲在充放电过程中易溶于碳酸二甲酯、碳酸异丙酯等有机电解质溶剂；另外，碲微粒的比表面积较小，与电解质的接触面积较小，电子传递速率较低，以上技术缺陷导致碲正极材料的循环性能和容量保持率较差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种环保、安全、容量较高、无溶剂的新型电池及其制备方法，其为一种Te/C全固态电池，其目的在于通过采用Te/C纳米线作为正极材料，同时采用固态隔膜，制备得到Te/C全固态电池，生长在碳布上的Te(碲)纳米线可以有效提高Te/C纳米线正极与固态隔膜的接触面积，提高导电性，另一方面，固态隔膜有效避免了Te在液态电解质中的溶解，由此解决现有技术Te电极液态电池Te的溶解导致电池性能下降，另外液态电池的液态电解质存在较大安全隐患的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种Te/C全固态电池，所述全固态电池包括正极材料、全固态电解质隔膜和负极材料，所述正极材料为Te/C纳米线，所述Te/C纳米线为生长在碳布上的Te纳米线，所述负极材料为锂片。

优选地，所述Te纳米线的长度为1～3μm，直径为90～120nm。

按照本发明的另一个方面，提供一种Te/C全固态电池的制备方法，将Te/C纳米线、全固态电解质隔膜和锂片组装成全固态电池；所述Te/C纳米线的制备方法为：以Te单质为Te源，以碳布为接收基底，通过化学气相沉积法得到Te/C纳米线。

优选地，所述碳布为经过极性活化的碳布，所述极性活化的具体步骤优选为：依次采用丙酮、去离子水和等离子体对所述碳布进行清洗。

优选地，所述化学气相沉积温度为500～600℃，升温速率为3～10℃/min，氩气/氮气流速为3～10scm/min。

优选地，所述化学气相沉积在温腔中进行，所述Te源置于所述温腔中心，所述碳布距离所述温腔中心18～25cm。

优选地，所述全固态电解质隔膜按照如下方法制备：将电解质、聚合物、溶剂混合搅拌，制备得到全固态电解质隔膜。

优选地，所述电解质为高氯酸锂、六氟磷酸锂或双三氟甲烷磺酰亚胺锂。