CN107452941A - 一种电池电极保护材料及其制备方法、电池电极极片及制备方法和锂电池 - Google Patents

一种电池电极保护材料及其制备方法、电池电极极片及制备方法和锂电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电池电极保护材料，该电极保护材料为核壳结构，包括内核和外壳，所述内核为碳材料，所述外壳为无机陶瓷材料。该电池电极保护材料可有效防止锂枝晶的生长，提高锂电池的安全性和循环寿命，以解决现有锂电池电解液无法限制锂枝晶的产生，对锂金属电极有腐蚀作用，以及反复形成的SEI膜会损失锂离子，从而导致锂电池安全性和循环寿命下降的问题。本发明还提供了该电池电极保护材料的制备方法，以及包含该电池电极保护材料的电池电极极片和锂电池。

Description

一种电池电极保护材料及其制备方法、电池电极极片及制备 方法和锂电池
技术领域
本发明涉及锂电池领域，特别是涉及一种电池电极保护材料及其制备方法、电池电极片及其制备方法和锂电池。
背景技术
随着近年来电子产品的普及，作为其电源的锂电池，因具有质量轻、体积小、工作电压高、能量密度高、输出功率大、充电效率高和无记忆效应等优点，越来越受到重视。此外，在电动工具、电动汽车以及大型储能设备等领域，高安全和高能量密度的锂离子电池的开发也正在紧锣密鼓的进行。
目前市售的锂电池通常由正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳组成。其中电解液多采用以有机溶剂作为溶媒的液态电解液，以及聚合物和无机材料为主的固体电解质，这两种电解液都无法限制锂枝晶的产生，且对锂金属电极有腐蚀作用，形成的SEI膜会损失锂离子。因此，为了提高电池的安全性，同时提高电池容量，在锂电池中，对阻止锂枝晶的生长和锂电池负极保护两方面的研究显得尤为重要。
现阶段研究中针对上述问题，人们常采用下述方法，但这些方法都存在不足之处：1、采用固态电解质，固态电解质的离子迁移率能基本达到液态电解液的水平(10-2S/cm)，但固态电解质多无弹性，与锂电池负极无法紧密接触，导致离子传输受阻，且固态电解质材料多不稳定，影响电池的充放电循环次数，严重限制电池的使用；2、添加锂粉等手段补充损失的锂离子，该方法制备条件苛刻，无法大规模使用，且无法限制未来锂枝晶的生长；3、将锂金属表面钝化，生成一层相对稳定的保护膜，通过在金属表面生成无机氧化物薄膜，或者通过调节电解液成分有机物锂盐SEI膜，使之具有弹性，不破裂，然而，在充放电过程中，这种保护膜始终是处于破裂再重建的过程，不可避免的在某些位点还是会产生枝晶，或者锂金属裸露在电解液中。
发明内容
鉴于此，本发明第一方面提供了一种电池电极保护材料，该电池电极保护材料可有效防止锂枝晶的生长，提高锂电池的安全性和循环寿命，以解决现有锂电池电解液无法限制锂枝晶的产生，且对锂金属电极有腐蚀作用，反复形成的SEI膜会损失锂离子，从而导致锂电池安全性和循环寿命下降的问题。
第一方面，本发明提供了一种电池电极保护材料，该电极保护材料为核壳结构，包括内核和外壳，所述内核为碳材料，所述外壳为无机陶瓷材料。
本发明第一方面中，所述碳材料包括石墨烯，掺杂石墨烯，氧化石墨烯，掺杂氧化石墨烯，硬碳，掺杂硬碳、软碳材料、碳纳米管和掺杂碳纳米管中的至少一种。
本发明第一方面中，所述无机陶瓷材料包括二氧化钛、氧化铝、氧化锆、氟化锂、氧化硅、氧化钙、氧化镁、氧化钽、氮化硅、立方氮化硼、氮化铝、氮化铬、氮化钛、碳化硅、碳化硼、碳化钛和碳化铬中的至少一种。
本发明第一方面中，所述碳材料的质量占所述电极保护材料总质量的1-50％。
本发明第一方面中，所述外壳的厚度为1-10nm。
本发明第一方面中，所述电极保护材料为球状核壳结构，直径为0.01-2微米。
本发明第一方面中，所述外壳直接包覆在所述内核的表面上。
本发明第一方面中，所述内核和外壳之间具有间隙，所述间隙小于500nm。
本发明第一方面提供的电池电极保护材料，以碳材料为内核，以无机陶瓷材料为外壳，由于碳材料具有较高的电子迁移率和较高的电位，利用其与电极材料(如锂金属、负极石墨等)的电位差可有效防止锂枝晶向电解质的方向的生长，从而克服现有技术中，锂电池电解液无法限制锂枝晶的产生，对锂金属电极有腐蚀作用，以及反复形成的SEI膜损失锂离子的问题，提高了锂电池的安全性和循环寿命。
第二方面，本发明提供了一种电池电极保护材料的制备方法，包括以下步骤：
取碳材料，将所述碳材料分散于聚合物单体中，通过乳液聚合的方式得到包含有碳材料的聚合物微球，所述微球包括碳材料和包覆所述碳材料的聚合物外层；
在所述聚合物外层上包覆无机陶瓷材料，然后采用溶解或烧结的方式去除所述聚合物外层，即得到电池电极保护材料，所述电极保护材料为核壳结构，包括内核和外壳，所述内核为碳材料，所述外壳为无机陶瓷材料。
本发明第二方面中，所述聚合物单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯、醋酸乙烯酯、氯乙烯或环氧乙烷。
本发明第二方面中，所述通过乳液聚合的方式得到包含有碳材料的聚合物微球具体为：将所述碳材料分散于聚合物单体中后，加入溶剂、表面活性剂和引发剂，于50-150℃反应10-48小时，得到包含有碳材料的聚合物微球乳液，破乳后，经分离、洗涤、干燥，得到所述包含有碳材料的聚合物微球。
本发明第二方面提供的制备方法，工艺简单，适合大规模制备。
第三方面，本发明提供了一种电池电极极片，所述电池电极极片与电解液接触的一面上设置有电极保护层，所述电极保护层的材料包括如本发明第一方面所述的电池电极保护材料。
本发明第三方面中，所述电极保护层的厚度为0.1-20微米。
本发明第三方面中，所述电极保护层的材料还包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯基砜、聚二丙烯酸乙二醇酯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯中的一种或多种。
本发明第三方面提供的电池电极极片可为锂电池正极极片或负极极片，该电极极片能有效防止锂枝晶的产生，提高锂电池的电池容量、安全性和循环寿命。
第四方面，本发明提供了一种电池电极极片的制备方法，包括以下步骤：
将如本发明第一方面所述的电池电极保护材料分散于惰性溶剂中，得到浆料，将所述浆料涂覆在电极极片与电解液接触的一面上，形成电极保护层，得到具有电极保护层的所述电池电极极片。
本发明第四方面中，所述惰性溶剂包括己烷、庚烷、苯、***、四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、丁醚和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
第五方面，本发明提供了一种锂电池，其包含本发明第三方面所述的电池电极极片。
本发明的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
附图说明
图1为本发明实施例一制备得到的电池电极保护材料结构示意图。
具体实施方式
以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
在电子产品、电动工具、电动汽车以及大型储能设备等领域，高安全和高能量密度的锂电池一直为人们所追逐。目前市售的锂电池通常由正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳组成，其中电解液多采用以有机溶剂作为溶媒的液态电解液，以及聚合物和无机材料为主的固体电解质，然而这两种电解液都无法限制锂枝晶的产生，且对锂金属电极有腐蚀作用，以及反复形成的SEI膜会损失锂离子，从而导致锂电池的安全性和电池容量大大降低。为了有效解决这一问题，本发明实施例提供了一种电池电极保护材料，将其设置于电极和电解液之间，可有效防止锂枝晶向电解液的方向生长，提高锂电池的安全性和循环寿命。
具体地，本发明实施例提供了一种电池电极保护材料，该电极保护材料为核壳结构，包括内核和外壳，所述内核为碳材料，所述外壳为无机陶瓷材料。
本发明实施例电池电极保护材料采用具有很高迁移率和相对负极石墨和锂金属等具有较高电位的碳材料作为内核材料，当将该电池电极保护材料置于电极和电解质之间形成电极保护层时，可利用电极保护层与电极材料的电位差来防止锂枝晶向电解液的方向生长。可选地，本发明实施方式中，所述碳材料包括石墨烯、掺杂石墨烯、氧化石墨烯、掺杂氧化石墨烯、硬碳、掺杂硬碳、软碳材料、碳纳米管和掺杂碳纳米管中的至少一种。其中，掺杂元素可以是N、P、B、O、S、F、Cl、H中的一种或多种。所述石墨烯、掺杂石墨烯、氧化石墨烯、掺杂氧化石墨烯可为单层或多层结构。
由于石墨烯等碳材料的形状相对不规则，不易在电极表面形成均匀平整的薄膜，且石墨烯等碳材料表面的突起，也可能影响电池体系中各界面层的接触，最终影响离子传输，因此本发明实施例采用无机陶瓷材料作为外壳对碳材料进行包裹，得到均匀平整的致密壳层，避免了碳材料内核因裸露在外与电解液接触。同时，无机陶瓷材料外壳也提高了电池电极保护材料的强度。本发明实施方式中，所述无机陶瓷材料包括但不限于是二氧化钛、氧化铝、氧化锆、氟化锂、氧化硅、氧化钙、氧化镁、氧化钽、氮化硅、立方氮化硼、氮化铝、氮化铬、氮化钛、碳化硅、碳化硼、碳化钛和碳化铬中的至少一种。
本发明实施方式中，所述碳材料的质量占所述电极保护材料总质量的1-50％。可选地，所述碳材料的质量占所述电极保护材料总质量的1-10％、12-30％、35％-50％。
为了使电极保护材料导电性不受影响，却也可很好地形成球状结构，本发明实施方式中，所述外壳的厚度可设置为1-10nm，或设置为3-7nm。
本发明实施方式中，所述电极保护材料为球状核壳结构，直径可为0.01-2微米，也可为0.1-1微米。电极保护材料形状规则易于排列成膜，用溶剂分散做成涂覆层，用于锂电池组装。
本发明实施方式中，电极保护材料可以是外壳直接包覆在内核的表面上，也可以是内核和外壳之间具有间隙，其间隙小于500nm。这两种具体结构可通过采用不同制备方法获得。
本发明实施例上述提供的电池电极保护材料，以碳材料为内核，以无机陶瓷材料为外壳，可有效防止锂枝晶向电解质的方向的生长，提高锂电池的安全性和循环寿命，克服了现有技术中锂电池电解液无法限制锂枝晶的产生，以及对锂金属电极有腐蚀作用，反复形成的SEI膜损失锂离子的问题。
相应地，本发明实施例提供了一种电池电极保护材料的制备方法，包括以下步骤：
取碳材料，将所述碳材料分散于聚合物单体中，通过乳液聚合的方式得到包含有碳材料的聚合物微球，所述微球包括碳材料和包覆所述碳材料的聚合物外层；
在所述聚合物外层上包覆无机陶瓷材料，然后采用溶解或烧结的方式去除所述聚合物外层，即得到电池电极保护材料，所述电极保护材料为核壳结构，包括内核和外壳，所述内核为碳材料，所述外壳为无机陶瓷材料。
本发明实施例通过乳液聚合的方式使石墨烯等碳材料先形成聚合物微球，再进行无机陶瓷材料的包覆，可获得形状较规则的球状核壳结构的电池电极保护材料。
可选地，本发明实施方式中，所述碳材料包括石墨烯、掺杂石墨烯、氧化石墨烯、掺杂氧化石墨烯、硬碳、掺杂硬碳、软碳材料、碳纳米管和掺杂碳纳米管中的至少一种。其中，掺杂元素可以是N、P、B、O、S、F、Cl、H中的一种或多种。所述石墨烯、掺杂石墨烯、氧化石墨烯、掺杂氧化石墨烯可为单层或多层结构。
本发明实施方式中，所述聚合物单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯、醋酸乙烯酯、氯乙烯或环氧乙烷。
本发明实施方式中，所述通过乳液聚合的方式得到包含有碳材料的聚合物微球具体为：将所述碳材料分散于聚合物单体中后，加入溶剂、表面活性剂和引发剂，于50-150℃反应10-48小时，得到包含有碳材料的聚合物微球乳液，破乳后，经分离、洗涤、干燥，得到所述包含有碳材料的聚合物微球。
本发明实施方式中，溶剂、表面活性剂、引发剂等根据不同的反应体系而定。例如，溶剂可以是水，表面活性剂可以是十二烷基苯磺酸钠，引发剂可以是过硫酸钾、过硫酸胺。本发明实施方式中，乳液聚合反应过程中还可加入PH调节剂以及其它一些助剂，所述PH调节剂可以是三氧化二铝、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、盐酸。所述破乳可通过加入质量分数为50％的氯化锂溶液实现。
本发明实施方式中，所述无机陶瓷材料包括但不限于是二氧化钛、氧化铝、氧化锆、氟化锂、氧化硅、氧化钙、氧化镁、氧化钽、氮化硅、立方氮化硼、氮化铝、氮化铬、氮化钛、碳化硅、碳化硼、碳化钛和碳化铬中的至少一种。本发明实施方式中，无机陶瓷材料的具体包覆方法根据所选无机陶瓷材料的种类而定，本发明实施例不作特殊限定。
本发明实施方式中，聚合物外层可通过加入有机溶剂进行溶解去除，或采用烧结的方式去除。其中，有机溶剂的选择由具体的聚合物种类而定，烧结的温度可以为450～700℃。
本发明实施方式中，所述碳材料的质量占所述电极保护材料总质量的1-50％。可选地，所述碳材料的质量占所述电极保护材料总质量的1-10％、12-30％、35％-50％。
为了使电极保护材料导电性不受影响，却也可很好地形成球状结构，本发明实施方式中，所述外壳的厚度可设置为1-10nm，或设置为3-7nm。
本发明实施方式中，所述电极保护材料为球状核壳结构，直径可为0.01-2微米，也可为0.1-1微米。
本发明实施例上述提供的电池电极保护材料的制备方法，工艺简单，适合大规模制备。
另外，本发明实施例提供了一种电池电极极片，所述电极极片与电解液接触的一面上设置有电极保护层，所述电极保护层的材料包括如本发明实施例上述的电池电极保护材料。
本发明实施方式中，所述电极保护层的厚度可设置为0.1-20微米，也可设置为1-2微米。
本发明实施方式中，所述电极保护层的材料还可进一步包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯基砜、聚二丙烯酸乙二醇酯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯中的一种或多种。在电极保护层的材料中加入上述这些聚合物，可以为电池电极保护材料提供分散介质，使电极保护材料能更好、更均匀地分散于电极保护层中。
本发明实施例上述的电池电极极片，可作为锂电池正极极片或负极极片，能有效防止锂枝晶的产生，提高锂电池的电池容量、安全性和循环寿命。
相应地，本发明实施例提供了一种电池电极极片的制备方法，包括以下步骤：
将本发明实施例上述的电池电极保护材料分散于惰性溶剂中，得到浆料，将所述浆料涂覆在电极极片与电解液接触的一面上，形成电极保护层，得到所述电池电极极片。
本发明实施方式中，所述惰性溶剂包括己烷、庚烷、苯、***、四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、丁醚和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
本发明实施方式中，将浆料涂覆在电极极片上以后，将电极极片置于惰性气体气氛下室温干燥10～24小时。进一步地可在真空烘箱中60～100℃干燥12～48h。
本发明实施方式中，所述电极保护层的厚度可设置为0.1-20微米，也可设置为1-2微米。
本发明实施方式中，所述浆料中还进一步包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯基砜、聚二丙烯酸乙二醇酯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯中的一种或多种聚合物材料。
此外，本发明实施例还提供了一种锂电池，其包含本发明实施例上述的电池电极极片。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。其中，本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。
实施例一
一种电池电极保护材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备苯乙烯包覆石墨烯微球：将1g纳米级石墨烯分散于20mL苯乙烯液体中，得到第一分散液；将0.9g十二烷基苯磺酸钠和10g三氧化二铝溶解于250mL去离子水中，得到混合溶液；将所得第一分散液加入剧烈搅拌的上述混合溶液中，搅拌乳化，然后加入0.5g过硫酸钾，升温到70℃，搅拌反应14小时后停止反应，得到包含有石墨烯的聚苯乙烯纳米级微球乳液，向乳液中加入少量质量分数为50％的氯化锂溶液破乳，过滤，洗涤干燥后，得到6.5g石墨烯-聚苯乙烯微球待用。
(2)包覆二氧化钛：取3g上述制备的石墨烯-聚苯乙烯微球分散在30mL乙醇中，再加入0.6gKH550偶联剂搅拌均匀，得到第二分散液，将分散有0.6mL钛酸四丁酯的6mL乙醇溶液缓慢加入到第二分散液中，并剧烈搅拌2h后过滤，得到包覆有致密二氧化钛的石墨烯-聚苯乙烯微球混合液。
(3)溶解去除聚苯乙烯：取10mL上述制备的包覆有致密二氧化钛的石墨烯-聚苯乙烯微球的混合液，加入到20mL四氢呋喃中，磁力搅拌2h以溶解去除聚苯乙烯，过滤得到包覆有二氧化钛的石墨烯纳米粒子，即得到电池电极保护材料。如图1所示，本实施例所得电池电极保护材料为球状核壳结构，包括内核1和外壳2，其中，内核1为石墨烯，外壳2为二氧化钛，石墨烯内核1与外壳2之间具有间隙3，该电池电极保护材料的颗粒直径为0.01～2微米。
锂离子电池电极极片的制备
取石墨与导电炭黑、聚偏二氟乙烯以85∶10∶5在N-甲基吡咯烷酮中混合后，均匀涂覆于铜箔集流体上，120℃真空烘干，得到电极极片。取2g本实施例制备的包覆有二氧化钛的石墨烯纳米粒子，加入到20mL己烷中搅拌分散均匀，得到浆料，将所述浆料涂覆在设置有活性材料的一面上，然后在氩气气氛下室温干燥16小时，再在真空烘箱中90℃干燥36h，形成电极保护层，最终得到锂离子电池负极极片。
锂离子电池的制备
将电池正极、本实施例上述制备的锂离子电池负极极片和电解质膜组装成全固态二次锂电芯，然后用铝塑膜封装成电池并经过化成，得到锂离子电池。
实施例二
一种电池电极保护材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备苯乙烯包覆石墨烯微球：将1g纳米级氮掺杂石墨烯分散于20mL苯乙烯液体中，得到第一分散液；将0.9g十二烷基苯磺酸钠和3g氢氧化钠溶解于250mL去离子水中，得到混合溶液；将所得第一分散液加入剧烈搅拌的上述混合溶液中，搅拌乳化，然后加入0.5g过硫酸胺，升温到80℃，搅拌反应24小时后停止反应，得到包含有氮掺杂石墨烯的聚苯乙烯纳米级微球乳液，向乳液中加入少量质量分数为50％的氯化锂溶液破乳，过滤，洗涤干燥后，得到6.8g氮掺杂石墨烯-聚苯乙烯微球待用。
(2)包覆二氧化钛：取3g上述制备的氮掺杂石墨烯-聚苯乙烯微球分散在30mL乙醇中，再加入0.6gKH550偶联剂搅拌均匀，得到第二分散液，将分散有0.6mL钛酸四丁酯的6mL乙醇溶液缓慢加入到第二分散液中，并剧烈搅拌2h后过滤，得到包覆有致密二氧化钛的氮掺杂石墨烯-聚苯乙烯微球混合液。
(3)溶解去除聚苯乙烯：取10mL上述制备的包覆有致密二氧化钛的氮掺杂石墨烯-聚苯乙烯微球的混合液，加入到20mL四氢呋喃中，磁力搅拌2h以溶解去除聚苯乙烯，过滤得到包覆有二氧化钛的氮掺杂石墨烯纳米粒子，即得到电池电极保护材料。本实施例所得电池电极保护材料为球状核壳结构，直径为0.01～2微米。
锂电池负极极片的制备
取2g本实施例制备的包覆有二氧化钛的氮掺杂石墨烯纳米粒子，加入到20mL苯中搅拌分散均匀，得到浆料，将所述浆料涂覆在锂片上，然后将锂片放置在氩气气氛下室温干燥16小时，形成电极保护层，最终得到锂电池负极极片。
锂电池的制备
将电池正极、本实施例上述制备的锂电池负极极片和电解质膜组装成全固态二次锂电芯，然后用铝塑膜封装成电池并经过化成，得到锂电池。
实施例三
一种电池电极保护材料的制备方法，同是实施例二。
锂电池电极极片的制备：取2g本实施例制备的包覆有二氧化钛的氮掺杂石墨烯纳米粒子和0.2g聚偏氟乙烯，加入到20mL四氢呋喃中搅拌分散均匀，得到浆料，将所述浆料涂覆在锂片上，然后将锂片放置在氩气气氛下室温干燥16小时，形成电极保护层，最终得到锂电池电极极片。
锂电池的制备
将电池正极、本实施例上述制备的锂电池电极极片和电解质膜组装成全固态二次锂电芯，然后用铝塑膜封装成电池并经过化成。
实施例四
一种电池电极保护材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备苯乙烯包覆氧化石墨烯微球：将1g纳米级碳纳米管分散于20mL苯乙烯液体中，得到第一分散液；将0.9g十二烷基苯磺酸钠和10g三氧化二铝溶解于250mL去离子水中，得到混合溶液；将所得第一分散液加入剧烈搅拌的上述混合溶液中，搅拌乳化，然后加入0.5g过硫酸钾，升温到70℃，搅拌反应14小时后停止反应，得到包含有碳纳米管的聚苯乙烯纳米级微球乳液，向乳液中加入少量质量分数为50％的氯化锂溶液破乳，过滤，洗涤干燥后，得到7.5g碳纳米管-聚苯乙烯微球待用。
(2)包覆氧化铝及去除聚苯乙烯：将5g Al(OOC8H15)2(OC3H7)2溶解在50ml异丙醇中，加入1g碳纳米管-聚苯乙烯微球，搅拌20h，在130℃下蒸发溶剂得到20ml浓缩液，然后将浓缩液冷却滴入搅拌中的500ml正己烷，过滤得到包覆有Al(OOC8H15)2(OC3H7)2的碳纳米管-聚苯乙烯微球，随后将其在700℃下烧结4h，得到外壳为氧化铝、内核为碳纳米管的核壳结构材料，即得到电池电极保护材料。
锂电池电极极片的制备
取2g本实施例制备的包覆有氧化铝的碳纳米管纳米粒子，加入到20mL苯中搅拌分散均匀，得到浆料，将所述浆料涂覆在锂片上，然后将锂片放置在氩气气氛下室温干燥16小时，形成电极保护层，最终得到锂电池电极极片。
锂电池的制备
将电池正极、本实施例上述制备的锂电池电极极片和电解质膜组装成全固态二次锂电芯，然后用铝塑膜封装成电池并经过化成。

Claims (15)

1.一种电池电极保护材料，其特征在于，该电极保护材料为核壳结构，包括内核和外壳，所述内核为碳材料，所述外壳为无机陶瓷材料。
2.如权利要求1所述的电极保护材料，其特征在于，所述碳材料包括石墨烯、掺杂石墨烯、氧化石墨烯、掺杂氧化石墨烯、硬碳、掺杂硬碳、软碳材料、碳纳米管和掺杂碳纳米管中的至少一种。
3.如权利要求1或2所述的电极保护材料，其特征在于，所述无机陶瓷材料包括二氧化钛、氧化铝、氧化锆、氟化锂、氧化硅、氧化钙、氧化镁、氧化钽、氮化硅、立方氮化硼、氮化铝、氮化铬、氮化钛、碳化硅、碳化硼、碳化钛和碳化铬中的至少一种。
4.如权利要求1-3任一项所述的电极保护材料，其特征在于，所述碳材料的质量占所述电极保护材料总质量的1-50％。
5.如权利要求1-4任一项所述的电极保护材料，其特征在于，所述外壳的厚度为1-10nm。
6.如权利要求1-5任一项所述的电极保护材料，其特征在于，所述电极保护材料为球状核壳结构，直径为0.01-2微米。
7.一种电池电极保护材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取碳材料，将所述碳材料分散于聚合物单体中，通过乳液聚合的方式得到包含有碳材料的聚合物微球，所述微球包括碳材料和包覆所述碳材料的聚合物外层；
在所述聚合物外层上包覆无机陶瓷材料，然后采用溶解或烧结的方式去除所述聚合物外层，即得到电池电极保护材料，所述电极保护材料为核壳结构，包括内核和外壳，所述内核为碳材料，所述外壳为无机陶瓷材料。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯、醋酸乙烯酯、氯乙烯或环氧乙烷。
9.如权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述通过乳液聚合的方式得到包含有碳材料的聚合物微球具体为：将所述碳材料分散于聚合物单体中后，加入溶剂、表面活性剂和引发剂，于50-150℃反应10-48小时，得到包含有碳材料的聚合物微球乳液，破乳后，经分离、洗涤、干燥，得到所述包含有碳材料的聚合物微球。
10.一种电池电极极片，其特征在于，所述电池电极极片与电解液接触的一面上设置有电极保护层，所述电极保护层的材料包括如权利要求1-6任一项所述的电池电极保护材料。
11.如权利要求10所述的电池电极极片，其特征在于，所述电极保护层的厚度为0.1-20微米。
12.如权利要求10或11所述的电池电极极片，其特征在于，所述电极保护层的材料还包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯基砜、聚二丙烯酸乙二醇酯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯中的一种或多种。
13.一种电池电极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将如权利要求1-6任一项所述的电池电极保护材料分散于惰性溶剂中，得到浆料，将所述浆料涂覆在电极极片与电解液接触的一面上，形成电极保护层，得到具有电极保护层的所述电池电极极片。
14.如权利要求13所述的电池电极极片的制备方法，其特征在于，所述惰性溶剂包括己烷、庚烷、苯、***、四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、丁醚和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
15.一种锂电池，其特征在于，包含如权利要求10-12任一项所述的电池电极极片。
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