[发明专利]一种铜氮化物改性的锂电池材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种铜氮化物改性的锂电池材料，所述锂电池材料包含锂电池基础材料和包覆于所述锂电池基础材料表面或掺入所述锂电池基础材料中的铜氮化物，其中所述铜氮化物的化学式为Cu_AN，其中0.5≤A≤4。

2.根据权利要求1所述的锂电池材料，其中，所述锂电池基础材料为选自负极片、集流体、隔膜、固体电解质片、负极活性材料颗粒和无机固体电解质颗粒中的一种或多种，所述铜氮化物包覆于所述锂电池基础材料的表面；优选地，包覆在所述锂电池基础材料上的铜氮化物的厚度或粒径范围为1nm～30μm；或者

所述锂电池基础材料为聚合物固体电解质，所述铜氮化物掺入所述聚合物固体电解质中；优选地，以所述锂电池材料的重量计，所述铜氮化物的掺入量为5～30重量％，优选为7～15重量％。

3.根据权利要求1或2所述的锂电池材料，其中，1≤A≤4，更优选地，1.5≤A≤3；

优选地，所述锂电池基础材料为选自负极片、集流体、隔膜和固体电解质片中的一种或多种；更优选地，包覆在所述锂电池基础材料上的铜氮化物的厚度或粒径范围为2nm～10μm，优选为20nm～2μm，更优选为100nm～1.5μm。

4.根据权利要求2或3所述的锂电池材料，其中，所述负极片为金属锂负极片、复合金属锂负极片或锂合金负极片；更优选地，所述锂合金负极片为锂硼合金负极片、锂铝合金负极片或锂镁合金负极片；

优选地，所述集流体为铜箔、冲孔铜网、泡沫铜、镍箔、冲孔镍网或泡沫镍；更优选地，所述集流体的厚度为3μm～5mm，优选为5～50μm，例如12μm；

优选地，所述隔膜为单层聚乙烯隔膜，单层聚丙烯隔膜、聚乙烯-聚丙烯-聚乙烯三层隔膜、聚酰亚胺隔膜、聚芳纶隔膜、纤维素隔膜或聚醚酰亚胺隔膜；

更优选地，所述隔膜的厚度为10～50μm，优选为15～20μm；孔隙率为10～50％，优选为30～45％；

优选地，所述固体电解质片为无机固体电解质片或聚合物固体电解质片；

更优选地，所述的无机固体电解质片由选自以下无机固体电解质中的一种或多种形成：Li₅La₃Ta₂O₁₂、Li₅La₃Nb₂O₁₂、Li₇La₃Sn₂O₁₂、Li_1+xAl_xGe_2-x(PO₄)₃、Li_3yLa_2/3-yTiO₃、LiZr_2-zTi_z(PO₄)₃、Li_1+mAl_mTi_2-m(PO₄)₃、Li_4-nGe_1-nP_nS₄、锂磷氧氮电解质、Li_3+pSi_pP_pO₄、Li₇La₃Zr₂O₁₂、Li_7-qLa₃Zr_2-qTa_qO₁₂和Li₂S-P₂S₅体系硫化物电解质；其中，0≤x≤2，0≤y≤2/3，0≤z≤2，0≤m≤2，0≤n≤1，0≤p≤2，0≤q≤1；

更优选地，所述聚合物电解质片包含聚合物电解质和电解质盐；进一步优选地，所述聚合物电解质为选自聚氧化乙烯、聚苯醚、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚乙烯吡咯烷酮、聚二乙烯基硫和聚乙二醇双丙烯酸酯中的一种或多种；进一步优选地，所述电解质盐为选自LiPF₆、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、LiNO₃、Li₂CO₃、LiF、LiBF₄、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、LiSO₃CF₃、(氟磺酰)(正全氟丁基磺酰)亚胺锂和LiClO₄中的一种或多种；

更优选地，所述聚合物电解质片的厚度为30～60μm，以及孔隙率为0～70％，优选为0～10％。