[发明专利]一种碳包覆固态电解质材料及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种碳包覆固态电解质材料及其制备方法和用途。所述碳包覆固态电解质材料包括：固态电解质内核和碳层外壳；所述固态电解质内核的颗粒大小为10nm‑100μm，所述碳层外壳为粒径在1nm‑1μm的颗粒或者厚度为1nm‑1μm的连续薄膜；所述碳包覆固态电解质材料的粒度大小为10nm‑100μm；所述碳包覆固态电解质材料的拉曼光谱有D峰和G峰两个特征峰；其中，D峰在波长范围1300cm^‑1～1460cm^‑1出现，G峰在波长范围1460cm^‑1～1620cm^‑1出现，D峰和G峰的峰强度比值I_D/I_G≤1.0。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，尤其是涉及一种碳包覆固态电解质材料及其制备方法和用途。

背景技术

随着汽车行业的发展，混合电动车(HEV)和电动车(EV)己成为将来燃油驱动汽车的替代者而备受关注，而移动电源系统是作为电动汽车的关键部件之一。因此，具有高比能量、长寿命和良好安全性的高性能、低成本和环境友好的电池将成为移动电源产业发展的重点和热点。锂离子电池正是为适应这一需求而发展起来的新一代绿色高能充电电池。它具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长等突出优点。

固态锂离子电池是比当前流行的液态锂离子电池更加先进的电池。然而当前固态锂离子电池中还有一些问题亟需解决，如电池极化较大、倍率性能较差等问题；产生这些问题的根本原因是现有固态电解质的锂离子和电子导电性能较差，这与固态电解质多为无极材料有关，其和晶态的正极材料、负极材料的浸润性差，表面阻抗低。

因此，迫切需要提出一种新的固态电解质材料，来解决现有固态电解质材料存在的问题。

发明内容

本发明提供了一种碳包覆固态电解质材料及其制备方法和用途。本发明的碳包覆固态电解质材料具有超薄碳层，均匀致密，拉曼光谱I_D/I_G≤1.0石墨化程度高等特点，对固态电解质的锂离子电导率和电子电导率的性能有很好的改善作用。

第一方面，本发明实施例提供了一种碳包覆固态电解质材料，包括：固态电解质内核和碳层外壳；

所述固态电解质内核的颗粒大小为10nm-100μm，所述碳层外壳为粒径在1nm-1μm的颗粒或者厚度为1nm-1μm的连续薄膜；所述碳包覆固态电解质材料的粒度大小为10nm-100μm；

所述碳包覆固态电解质材料的拉曼光谱有D峰和G峰两个特征峰；

其中，D峰在波长范围1300cm^-1～1460cm^-1出现，G峰在波长范围1460cm^-1～1620cm^-1出现，D峰和G峰的峰强度比值I_D/I_G≤1.0。

优选的，所述固态电解质内核具体为石榴石型固态电解质材料、NASCION型固态电解质材料、LISCION固态电解质材料、钙钛矿型固态电解质材料或硫化物固态电解质材料中的一种或多种混合；

其中,所述石榴石型固态电解质材料具体为：Li₇A1₃B1₂O₁₂，其中A1为La、Ca、Sr、Ba、K中的一种或多种，B1为Zr、Ta、Nb、Hf中的一种或多种；

所述NASICON型固态电解质材料具体为：Li_1+xA2_xB2_2-x(PO₄)₃，其中x在0.01-0.5之间，A2为Al、Y、Ga、Cr、In、Fe、Se、La中的一种或多种，B2为Ti、Ge、Ta、Zr、Sn、Fe、V、铪元素Hf中的一种或多种；