专利示意图

一、技术领域

锂离子电池技术领域

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：202311249206.3

发明人：贺艳兵、王睿康、柳明、马家宾、史沛然、王翠翠、蒋克林、吕伟

2.专利说明书摘要

一种磷酸铁锂正极、其制备方法及固态电池，该磷酸铁锂正极包括磷酸铁锂LFP颗粒、粘结剂、导电剂和正极添加剂，所述正极添加剂为聚苯胺PANI或磺化聚苯胺PANS或掺杂态聚苯胺。该磷酸铁锂正极构建了LFP正极内部导电子离子通道以匹配聚合物固态电解质，制备的全固态电池室温循环提升显著。且该制备方法简单，成本低，非常适合大规模生产运用。所制备的改性磷酸铁锂正极，在PVDF基固态锂金属电池体系中首次实现了室温运行，且具有优异的循环容量与循环稳定性，为储能体系全固态电池的实现提供了一种有效方案。采用改性磷酸铁锂正极的全固态电池的锂离子扩散系数显著高于同等测试条件下的未改性正极对应扩散系数。

3.创新点

（1）本发明涉及的磷酸铁锂正极仅复合了一种多功能的填料，有助于降低生产成本；

（2）本发明涉及的磷酸铁锂固态电池能够提高电解质的离子电导率；

（3）本发明涉及的磷酸铁锂正极能够利用有机填料对粘结剂的极化均匀局部电势，降低局部电流密度，减弱电池充放电过程中锂离子的迁移势垒，降低聚偏氟乙烯基固态电池体系的容量损失；

（4）本发明涉及的磷酸铁锂正极材料能够在循环过程中形成稳定的正极电解质界面，提高正极的性能；

（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固态电解质制备方法。

4.痛点问题

（1）本发明涉及的固态电解质解决了磷酸铁锂正极电子电导率低的问题；

（2）本发明涉及的固态电解质解决了磷酸铁锂电池扩散系数低的问题；

（3）本发明涉及的固态电解质解决了磷酸铁锂正极与聚偏氟乙烯基固态电解质无法匹配的问题。

5.技术优势

（1）本发明设计的磷酸铁锂正极，主要复合磷酸铁锂正极和集介电性能和导电子性能于一体的填料，同时发挥介电性能和传导电子性能，从而大幅提升正极性能。现有技术一般只在磷酸铁锂正极前驱体中加入改性炭材料，对磷酸铁锂正极与聚偏氟乙烯基固态电解质的匹配效果有限；

（2）本发明设计的磷酸铁锂正极不仅具有较高的电子电导率，同时通过填料对粘结剂的介电作用均匀正极内部电势变化，减弱电池充放电过程中锂离子的迁移势垒，进一步降低聚偏氟乙烯基固态电池体系中的容量损失。常规的磷酸铁锂正极不能同时兼顾电子电导率、均匀电场及与适配聚偏氟乙烯基固态电解质的问题；

（3）本发明涉及的有机填料不需要经过特殊处理，大幅降低生产成本。并且固态电池性能却大幅提升，具有明显的技术和成本优势。

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。有望应用于电力储能行业、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，对于电力储能厂商，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）本发明涉及的磷酸铁锂正极与常规磷酸铁锂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）本发明涉及的磷酸铁锂正极不仅具有较高的电子电导率，固态电池自身具有极高的扩散系数，还能同时解决磷酸铁锂材料与聚偏氟乙烯固态电解质无法匹配的问题。常规的磷酸铁锂正极不能同时兼顾电子电导率、扩散系数及与聚偏氟乙烯固态电解质匹配的问题；

（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电力储能行业，实现储能电池固态化，进一步提高我国在新能源储能方面领域的竞争力；

（2）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；

（3）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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联系方式：ttc@sz.tsinghua.edu.cn