比亚迪发布全固态锂电池负极材料新专利，首次放电容量达830mAh/g-电子工程世界

全固态锂电池是下一代新能源汽车动力电池的希望。

虽然业界普遍预计全固态电池的大规模商用可能要到2030年左右，但各大厂家的技术布局正在紧锣密鼓地进行当中。

关于固态电池的负极材料，总体上有金属锂、碳族、氧化物三个方向。

在碳族材料中，硅负极材料因其较高的理论比容量被认为是突破全固态锂电池能量密度的有效路径。

在硅负极片的制备中，通常需要添加大量的固态电解质材料和导电剂，以提升导离子性和导电子性。这些不具备电化学活性的添加剂会降低硅负极的容量以及整个全固态锂电池的能量密度。

比亚迪近日公开了一件名为《用于电池负极的复合固态电解质材料、负极片及全固态锂电池》的发明专利，试图解决此问题。

在专利中，比亚迪提供了一种可用在全固态锂电池负极的复合固态电解质材料，通过在固态电解质本体的表面包覆特定的包覆层，可使得复合固态电解质材料同时具有优异的电子电导性和离子电导性，其在负极中以较少量添加就可提升负极的电化学性能，且不会明显降低负极容量及降低电池能量密度。

专利的主要内容为包覆层，其材质包括锑、铋、锑铋合金、锑锂合金、铋锂合金、锑铋锂合金中的一种或者多种，包覆厚度为5nm-1μm，包覆层的质量占比为0.5％-30％。

锑锂合金的组成可以以通式LixSb表示，0

电解质材料的粒径为100nm-5μm，室温下的离子电导率在1×10-6S·cm-1至2.5×10-2S·cm-1，或1×10-3S·cm-1至2.5×104S·cm-1之间。

包覆层可以在保护气体下，通过机械融合、涂覆、蒸镀或溅射的方式形成。

其中，机械融合不限于是通过球磨机、融合机或其他包覆设备，如使用Nobilta粒子复合化设备、振实改性设备、干式冲击混料设备等进行。球磨工艺较简单，易控制，适合工业化批量生产。

涂覆的方式可以是滴涂、刷涂、喷涂、浸涂等中的一种或多种。蒸镀和溅射的方式属于物理气相沉积，所用沉积设备一般较昂贵。

专利未对固态电解质本体的材质做过多限制，可以包括锂快离子导体(LISICON)型固态电解质、钠快离子导体(NASICON)型固态电解质、钙钛矿型固态电解质、石榴石型固态电解质、硫化物型固态电解质等。

根据专利描述，包覆层中的金属元素在受压后扩散，能使得复合固态电解质材料颗粒之间良好接触，避免因晶相、晶界的不同而产生接触不良。

此外，该包覆层具有一定的“柔软性”，具有一定变形能力，可提高复合固态电解质材料与负极活性材料之间的接触致密性、减少空隙，在相同体积的负极片中，可容纳较多的负极活性材料，不会明显降低负极容量及电池能量密度。

专利中给出了部分实验数据，其中采用本方案制作的负极材料首次放电比容量高达830mAh/g（图中的实施例1），高于传统的全固态锂电池用硅负极，以及采用碳包覆的硅负极（图中的对比例4,5）。

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