本申請(qǐng)涉及電化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合材料、鋰離子電池及電子裝置。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池在電子移動(dòng)設(shè)備、電動(dòng)工具及電動(dòng)汽車等電子產(chǎn)品中有著廣泛使用，人們對(duì)鋰離子電池在低溫和高溫環(huán)境中的電性能要求越來(lái)越高。

2、然而低溫條件下，電解液粘度增大甚至部分凝固，導(dǎo)致鋰離子電池的導(dǎo)電率下降。同時(shí)電解液與負(fù)極活性物質(zhì)、隔膜之間相容性變差，導(dǎo)致電荷轉(zhuǎn)移阻抗顯著增大，因此鋰離子電池在低溫下的性能顯著下降，具體表現(xiàn)為放電容量低、內(nèi)阻增大、脫嵌鋰不平衡、析鋰明顯等。另一方面，高溫環(huán)境下鋰離子電池的電化學(xué)反應(yīng)速率加快，電解液消耗加劇，循環(huán)壽命迅速下降。因此如何提高鋰離子電池的低溫和高溫性能成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N復(fù)合材料、鋰離子電池及電子裝置。

2、本申請(qǐng)第一方面提供一種復(fù)合材料，復(fù)合材料的化學(xué)通式為lixcyoznmpnclw，其中，2.14≤x≤4.29，1.67≤y≤3.33，1.25≤z≤2.50，0.36≤m≤1.79，0.32≤n≤0.97，0.85≤w≤1.13。

3、本申請(qǐng)通過(guò)在具有超微孔、大孔容的復(fù)合材料中加入n元素和p元素，使得復(fù)合材料具有較高的離子電導(dǎo)率，且本申請(qǐng)的復(fù)合材料具有比去溶劑化鋰離子略大的超微孔，起到加速去溶劑化作用，可降低電荷轉(zhuǎn)移阻抗，改善鋰離子電池的低溫性能；本申請(qǐng)的復(fù)合材料為多孔棒狀結(jié)構(gòu)，其大孔容結(jié)構(gòu)可以吸收、儲(chǔ)存電解液，提高保液量，并在高溫條件下緩慢釋放，可減緩電解液在高溫下的消耗速度，提高電池的循環(huán)壽命。因此，當(dāng)上述復(fù)合材料應(yīng)用于負(fù)極極片時(shí)，可以同時(shí)提高鋰離子電池的高溫性能和低溫性能。

4、基于第一方面，在一些可能的實(shí)施方式中，基于復(fù)合材料的總質(zhì)量，p元素的質(zhì)量占比為10％至30％，n元素的質(zhì)量占比為5％至25％。

5、本申請(qǐng)調(diào)控復(fù)合材料中的n、p元素的含量在上述范圍內(nèi)時(shí)，能夠有效的提高復(fù)合材料的離子電導(dǎo)率，使得鋰離子電池具有良好的低溫性能。在本申請(qǐng)中，低溫是指溫度小于或等于0℃。

6、基于第一方面，在一些可能的實(shí)施方式中，復(fù)合材料的離子導(dǎo)電率為0.5ms/cm至8ms/cm。當(dāng)復(fù)合材料的離子導(dǎo)電率在0.5ms/cm至8ms/cm范圍之內(nèi)時(shí)，能夠有效地降低電荷轉(zhuǎn)移阻抗，使得鋰離子電池具有良好的低溫性能的同時(shí)還兼顧良好的高溫性能。

7、基于第一方面，在一些可能的實(shí)施方式中，復(fù)合材料為多孔結(jié)構(gòu)，通過(guò)氮?dú)馕?脫附測(cè)試測(cè)得的孔徑為0.4nm至1nm。

8、復(fù)合材料中比溶劑化鋰離子略大的超微孔能夠起到過(guò)濾、加速去溶劑化作用，降低電荷轉(zhuǎn)移阻抗，可改善鋰離子電池的低溫性能；而且當(dāng)復(fù)合材料的孔徑在0.4nm至1nm的范圍之內(nèi)時(shí)，去溶劑化的效果最佳，有利于鋰離子的嵌入和脫出，進(jìn)一步提高鋰離子電池的低溫性能。

9、基于第一方面，在一些可能的實(shí)施方式中，復(fù)合材料為多孔結(jié)構(gòu)，通過(guò)氮?dú)馕?脫附測(cè)試測(cè)得的孔容為0.5cm3/g至1.2cm3/g。復(fù)合材料中的超微孔可以吸收、儲(chǔ)存電解液，提高保液量，在高溫條件下可以緩慢釋放，對(duì)電池內(nèi)部電解液進(jìn)行補(bǔ)充，改善鋰離子電池的高溫性能和循環(huán)壽命；而且當(dāng)孔容在0.5cm3/g至1.2cm3/g的范圍之內(nèi)時(shí)，電解液的儲(chǔ)存量在最合適的范圍內(nèi)，對(duì)鋰離子電池的高溫性能的改善效果更好。

10、基于第一方面，在一些可能的實(shí)施方式中，復(fù)合材料的長(zhǎng)度為0.5μm至50μm，復(fù)合材料的長(zhǎng)徑比為1至100。

11、基于第一方面，在一些可能的實(shí)施方式中，復(fù)合材料的直徑為0.2μm至2μm。

12、本申請(qǐng)的復(fù)合材料的長(zhǎng)度、直徑及長(zhǎng)徑比滿足一定范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)鋰離子電池的高溫性能和低溫性能的改善有積極作用。

13、基于第一方面，在一些可能的實(shí)施方式中，復(fù)合材料的橫截面形狀為正多邊形。

14、本申請(qǐng)第二方面提供一種復(fù)合材料的制備方法，包括：將磷鹽、鋰鹽、甲基四胺溶解于水中，得到混合溶液；對(duì)混合溶液進(jìn)行水熱合成反應(yīng)，得到中間產(chǎn)物；在惰性氣體下，對(duì)中間產(chǎn)物進(jìn)行碳化處理，制得復(fù)合材料。

15、在上述制備方法中，通過(guò)將磷鹽、鋰鹽、六亞甲基四胺溶于水中進(jìn)行加熱處理，采用水熱合成法制備得到復(fù)合材料，復(fù)合材料中的n元素和p元素通過(guò)磷鹽和六亞甲基四胺提供，n、p兩種雜元素的摻雜，使得制備得到的復(fù)合材料具有高的離子導(dǎo)電率，進(jìn)一步的，鋰離子電池具有良好的低溫性能的同時(shí)還兼顧良好的高溫性能。

16、基于第二方面，在一些可能的實(shí)施方式中，加熱溫度為100℃至300℃，加熱時(shí)間為6h至24h，碳化溫度為400℃至1200℃，碳化時(shí)間為2h至8h。

17、在上述制備過(guò)程中，當(dāng)加熱溫度、加熱時(shí)間、碳化溫度及碳化時(shí)間滿足一定范圍時(shí)，所制備的復(fù)合材料的離子電導(dǎo)率更高，進(jìn)一步的，鋰離子電池具有良好的低溫性能的同時(shí)還兼顧良好的高溫性能。

18、基于第二方面，在一些可能的實(shí)施方式中，磷鹽為三氯化磷和/或三氯氧磷。磷鹽提供復(fù)合材料中的p元素，使得所制備的復(fù)合材料具有高離子電導(dǎo)率，進(jìn)一步的，鋰離子電池具有良好的低溫性能的同時(shí)還兼顧良好的高溫性能。

19、基于第二方面，在一些可能的實(shí)施方式中，鋰鹽為氯化鋰、硝酸鋰、硫酸鋰、醋酸鋰、磷酸鋰中的至少一種。上述鋰鹽可增加電解液中鋰離子的含量。

20、本申請(qǐng)第三方面提供一種鋰離子電池，包括負(fù)極極片，負(fù)極極片包括負(fù)極活性材料層，負(fù)極活性材料層包括本申請(qǐng)第一方面提供的復(fù)合材料，基于負(fù)極活性材料層的總質(zhì)量，復(fù)合材料的質(zhì)量占比為0.5％至2％。

21、復(fù)合材料占負(fù)極活性材料層的總質(zhì)量的0.5％至2％的范圍時(shí)，使得鋰離子電池具有良好的低溫性能的同時(shí)還兼顧良好的高溫性能。

22、基于第三方面，在一些可能的實(shí)施方式中，基于負(fù)極活性材料層的總質(zhì)量，p元素的質(zhì)量占比為0.05％至0.6％，n元素的質(zhì)量占比為0.025％至0.5％。

23、當(dāng)p元素占負(fù)極活性材料層的總質(zhì)量的0.05％至0.6％，n元素占負(fù)極活性材料層的總質(zhì)量的0.025％至0.5％時(shí)，使得鋰離子電池具有良好的低溫性能的同時(shí)還兼顧良好的高溫性能。

24、本申請(qǐng)第四方面提供一種電子裝置，包括本申請(qǐng)第三方面提供的鋰離子電池，鋰離子電池具有良好的低溫性能的同時(shí)還兼顧良好的高溫性能，利于提高電子裝置的使用壽命和在高溫、低溫環(huán)境下的普適性。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料的化學(xué)通式為lixcyoznmpnclw，2.14≤x≤4.29，1.67≤y≤3.33，1.25≤z≤2.50，0.36≤m≤1.79，0.32≤n≤0.97，0.85≤w≤1.13。

2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，基于所述復(fù)合材料的總質(zhì)量，p元素的質(zhì)量占比為10％至30％，n元素的質(zhì)量占比為5％至25％。

3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料的離子導(dǎo)電率為0.5ms/cm至8ms/cm。

4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料還滿足以下條件中的至少一者：

5.一種如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括：

6.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法還滿足以下條件中的至少一者：

7.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法還滿足以下條件中的至少一者：

8.一種鋰離子電池，包括負(fù)極極片，所述負(fù)極極片包括負(fù)極活性材料層，其特征在于，所述負(fù)極活性材料層包括如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料，基于所述負(fù)極活性材料層的總質(zhì)量，所述復(fù)合材料的質(zhì)量占比為0.5％至2％。

9.如權(quán)利要求8所述的鋰離子電池，其特征在于，基于所述負(fù)極活性材料層的總質(zhì)量，所述p元素的質(zhì)量占比為0.05％至0.6％，所述n元素的質(zhì)量占比為0.025％至0.5％。

10.一種電子裝置，其特征在于，所述電子裝置包括如權(quán)利要求8或9所述的鋰離子電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種復(fù)合材料、鋰離子電池及電子裝置，復(fù)合材料的通式為L(zhǎng)i<subgt;x</subgt;C<subgt;y</subgt;O<subgt;z</subgt;N<subgt;m</subgt;P<subgt;n</subgt;Cl<subgt;w</subgt;，其中，2.14≤x≤4.29，1.67≤y≤3.33，1.25≤z≤2.50，0.36≤m≤1.79，0.32≤n≤0.97，0.85≤w≤1.13。本申請(qǐng)的復(fù)合材料包含N元素和P元素，使得復(fù)合材料具有高離子電導(dǎo)率，從而可以提高鋰離子電池的高溫性能和低溫性能。

技術(shù)研發(fā)人員：周常通
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧德新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19