[發(fā)明專(zhuān)利]一種全固態(tài)鋰離子電池復(fù)合型正極材料及其制備方法和全固態(tài)鋰離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210310216.9
• 申請(qǐng)日: 2012-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103633329A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴佳寧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/62
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環(huán)專(zhuān)利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，特別是涉及一種全固態(tài)鋰離子電池復(fù)合型正極材料及其制備方法和全固態(tài)鋰離子電池。

背景技術(shù)

自上世紀(jì)九十年代起，在眾多的能源替代產(chǎn)品中，鋰離子電池以較高的能量密度、良好的循環(huán)性能、無(wú)記憶效應(yīng)等特點(diǎn)受到人們的密切關(guān)注。

近年來(lái)，隨著電動(dòng)車(chē)和大型定置設(shè)備蓄電用途電池應(yīng)用需求的增加，具有安全和長(zhǎng)壽命的全固態(tài)鋰離子電池開(kāi)始受到矚目，其采用不燃的固態(tài)無(wú)機(jī)物作為電解質(zhì)，不但具有較高的能量密度，且同時(shí)具有良好的安全穩(wěn)定性、安裝裝置簡(jiǎn)單、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。

目前主要研究和應(yīng)用的無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)大多集中在氧化物與硫化物相關(guān)的材料，與氧化物相比，硫化物由于具有較強(qiáng)的離子電導(dǎo)率等優(yōu)良特性受研究者們青睞。然而，硫化物固態(tài)電解質(zhì)在應(yīng)用中存在一個(gè)共同的問(wèn)題，即在電極/固態(tài)電解質(zhì)界面，具有交聯(lián)硫所代表的硫?qū)僭氐牧蚧锕腆w電解質(zhì)易與正極活性材料反應(yīng)而分解，從而形成空間電荷層，使電極/固態(tài)電解質(zhì)之間的界面處形成對(duì)鋰離子移動(dòng)的高阻抗，導(dǎo)致電池具有較低的輸出功率，較低的耐久性和循環(huán)性能。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供了一種全固態(tài)鋰離子電池復(fù)合型正極材料，以解決硫化物固體電解質(zhì)易與正極活性材料反應(yīng)而分解，從而形成空間電荷層，使電極/固態(tài)電解質(zhì)之間的界面處形成對(duì)鋰離子移動(dòng)的高阻抗，導(dǎo)致電池具有較低的輸出功率，較低的耐久性和循環(huán)性能的問(wèn)題。本發(fā)明實(shí)施例第二方面提供了一種全固態(tài)鋰離子電池復(fù)合型正極材料的制備方法。本發(fā)明實(shí)施例第三方面提供了另一種全固態(tài)鋰離子電池復(fù)合型正極材料的制備方法。本發(fā)明實(shí)施例第四方面提供了第三種全固態(tài)鋰離子電池復(fù)合型正極材料的制備方法。本發(fā)明實(shí)施例第五方面提供了一種全固態(tài)鋰離子電池。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種全固態(tài)鋰離子電池復(fù)合型正極材料，包括正極活性材料和設(shè)置在所述正極活性材料表面的包覆層，所述正極活性材料為鈷酸鋰，鎳酸鋰，錳酸鋰，磷酸鐵鋰，鎳鈷錳酸鋰，五氧化二釩，三氧化鉬和二硫化鈦中的一種或多種，所述包覆層的材料為鈦酸鋰Li₄TiO₄、釩酸鋰Li₃VO₄或釩酸鋰LiVO₃、鋰鐵氧化物L(fēng)iFeO₂、鋰銅氧化物L(fēng)i₂CuO₂、鋯酸鋰Li₄ZrO₄、鈮酸鋰Li₃NbO₄、鉬酸鋰Li₂MoO₄、鉭酸鋰Li₃TaO₄和鎢酸鋰Li₂WO₄中的一種或多種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的全固態(tài)鋰離子電池復(fù)合型正極材料具有包覆層，所述包覆層作為界面修飾層包覆在所述正極活性材料表面，所述包覆層的材料為鈦酸鋰(Li₄TiO₄)、釩酸鋰(Li₃VO₄或LiVO₃)、鋰鐵氧化物(LiFeO₂)、鋰銅氧化物(Li₂CuO₂)、鋯酸鋰(Li₄ZrO₄)、鈮酸鋰(Li₃NbO₄)、鉬酸鋰(Li₂MoO₄)、鉭酸鋰(Li₃TaO₄)和鎢酸鋰(Li₂WO₄)中的一種或多種，這些化合物均不與正極活性材料和固態(tài)電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。本發(fā)明中包覆在正極活性材料表面的包覆層，在全固態(tài)鋰離子電池中，作為正極活性材料和固態(tài)電解質(zhì)的中間層，能有效抑制硫化物固體電解質(zhì)S₃P-S-SP₃中心結(jié)構(gòu)中的交聯(lián)硫與正極活性材料發(fā)生反應(yīng)而分解，抑制空間電荷層的形成，抑制高界面阻抗的形成，從而不會(huì)降低鋰離子的傳導(dǎo)性。此外，組成所述包覆層的化合物均為無(wú)定形非晶態(tài)的含鋰過(guò)渡金屬氧化物，這些化合物都具有良好的鋰離子傳導(dǎo)性，因而，不會(huì)妨礙鋰離子在正極活性材料和固態(tài)電解質(zhì)之間的傳導(dǎo)。因此，全固態(tài)鋰離子電池復(fù)合型正極材料最終能使電池具有較高的輸出功率，具有良好的耐久性和循環(huán)穩(wěn)定性能。

優(yōu)選地，包覆層的厚度為0.1~100nm；更優(yōu)選地，包覆層的厚度為1~50nm。