专利示意图

一、技术领域

固态锂金属电池技术领域

二、专利介绍

1.专利信息

专利类型：发明

专利权人：清华大学深圳国际研究生院

申请号：202310590627.6

发明人：贺艳兵、刘杨、安旭飞、杨科、马家宾、米金硕、张丹丰、程醒、柳明、康飞宇

2.专利说明书摘要

本发明公开了一种正极导电填料，包括具有快离子导体结构的Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3纳米线（C@LATP），所述纳米线表面包覆一层导电碳层。一种固态电池正极，包括正极粘结剂、活性物质、导电剂以及所述的正极导电填料。一种固态电池，包括固态电池正极、固态电解质以及负极。本发明还公开了一种制备该正极导电填料的方法和制备该固态电池的方法。以该复合材料作为固态电池正极的正极导电填料，可在固态电池正极内部构建出连续高效稳定的离子电子双导电网络，改善固态电池中正极内部缓慢的离子和电子传输动力学，加速固态电池正极内部的离子和电子传输速率，提升固态电池高负载厚正极中活性物质的利用率，并且同时提高正极结构的稳定性。

3.创新点

（1）本发明涉及的正极导电填料能够提升固态电池正极内部的离子和电子传输效率；

（2）本发明涉及的正极导电填料能够削弱正极内部的空间电荷层，提升界面动力学；

（3）本发明涉及的正极导电填料能够吸附PVDF电解质中的残余溶剂，并提高残余溶剂在正极中的稳定性，改善正极结构稳定性；

（4）本发明涉及的正极导电填料可以提升固态电池正极活性物质的利用率，提升固态电池的能量密度；

（5）本方法设计制备的固态电池室温性能高于已有同类方法，是一种很有潜力的高性能复合正极制备方法。

4.痛点问题

（1）本发明涉及的正极导电填料解决了固态电池正极中离子和电子传输受限的问题；

（2）本发明涉及的正极导电填料解决了固态电池正极中空间电荷层阻碍离子输运的问题；

（3）本发明涉及的正极导电填料解决了固态电池正极中活性物质结构稳定性差的问题。

5.技术优势

（1）本发明设计的正极导电填料，由具有高效传输锂离子的氧化物固态电解质和传输电子的多孔碳层组成具有包覆结构的纳米线填料，加入到正极中，发挥离子和电子传输的协同作用，从而大幅改善正极内部的离子和电子传输效率，提升固态电池的能量密度。现有技术一般只在正极中加入导离子材料，改善离子传输效率的同时会损失部分的电子导电效率；

（2）本发明设计的正极导电填料不仅可以实现离子和电子的协同传输，而且具有非常大的比表面积和极低的体积密度，用极低的质量占比就可以在正极中构建高效连续的导电网络，大幅提升固态电池的能量密度。常规的正极离子导电填料具有较大的体积密度，需要添加较大质量占比的离子导电填料才能构建连续的导电网络，提升固态电池能量密度的效果有限；

（3）本发明涉及的正极导电填料通过常规的静电纺丝与管式炉烧结制备，与常规的纳米线填料制备方法相同，不会带来额外的成本增加，而且固态电池电化学性能却大幅提升，具有明显的技术优势。

三、产业化信息

1.应用场景

用于制备高性能高安全固态电池。有望应用于锂电池制造厂商，新能源汽车行业，手机等消费电子行业等。

2.商业价值

此项技术拥有巨大的商业前景，对于锂电池制造厂商，新能源汽车行业，手机等消费电子行业等有以下市场价值：

（1）本发明涉及的复合正极与常规正极的制备方法相同，成本相似的前提下具有更加卓越的室温电化学性能；

（2）本发明涉及的复合正极不仅自身具有极高的离子和电子传输效率，还能同时提升正极活性物质的利用率和正极结构稳定性。常规的正极不能同时兼顾提升离子电子传输效率及正极结构稳定性的问题；

（3）高性能的固态电池可解决常规采用电解液的电池引发的着火爆炸等安全问题，具有极大的研究价值和应用前景。

3.发展规划

（1）该技术未来可应用至固态电池制备产业，实现高性能固态电池国产化，快速提高我国在新能源领域的研发和生产水平；

（2）该技术未来可应用至电池和电动汽车领域，降低电动车及电子产品的自燃风险。

4.合作方式

面议

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