[發明專利]正極活性材料、制造它的方法以及包括它的全固體電池

有效

• 申請號: 201711228134.9
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108206269B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 權五珉;閔泓錫;尹龍燮;金敬洙;鄭允晳;南榮鎮;吳大洋;鄭成厚
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社;蔚山科學技術院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0565
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

本申請公開一種能夠抑制芯和固體電解質之間的反應的正極活性材料、一種制造該正極活性材料的方法以及一種包括該正極活性材料的全固體電池。本申請提供一種用于全固體電池的正極活性材料，其包括：包含含鋰金屬氧化物的芯、和涂覆至芯的表面的包含LiI的涂層。

技術領域

本公開內容涉及一種正極活性材料、一種制造該正極活性材料的方法以及一種包括該正極活性材料的全固體電池。更具體地，本公開內容涉及一種能夠抑制芯和固體電解質之間的反應的正極活性材料，一種制造該正極活性材料的方法以及一種包括該正極活性材料的全固體電池。

背景技術

鋰二次電池可以用作從手機、筆記本電腦和小型家用電子設備到車輛和大容量電力存儲設備等的各種電子裝置的電源，因此對鋰二次電池的需求正在增加。

現有的鋰二次電池通常使用含有有機物的液體電解質。這些液體電解質有利地具有高的鋰離子導電性，但由于高溫下的液體泄漏、著火或爆炸的危險，所以需要額外的安全特性。

為了解決與液體電解質相關的安全問題，近來已經開發了使用固體電解質的全固體電池。

一般的全固體電池大致包括正極層、固體電解質層和負極層。

正極層包含正極活性材料和固體電解質，并且還包含導電材料和粘合劑。

固體電解質層包含固體電解質并且還包含聚合物。

與正極層類似，負極層包含負極活性材料和固體電解質，并且還包含導電材料和粘合劑。

然而，全固體電池的問題在于，構成正極層的正極活性材料和固體電解質不穩定，并且相互反應而形成新層，這導致電池性能顯著劣化。

為了防止這個問題，通過用能夠改善界面穩定性的材料涂覆正極活性材料的表面來改善電池性能的研究已在持續進行中。

發現通過用Li₃BO₃涂覆正極活性材料的表面，可以改善界面穩定性，同時促進鋰離子的傳輸，從而提高能量密度和功率特性，所述Li₃BO₃是代表性的基于氧化物的固體電解質。

然而，與基于硫化物的固體電解質相比，Li₃BO₃的離子導電性低且柔性差。因此，需要改進的正極活性材料。

發明內容

本發明通過提供能夠抑制電極芯和固體電解質之間的反應的正極活性材料、制造該電極活性材料以及包括該電極活性材料的全固體電池的方法來解決以上問題。

根據本公開內容，以上和其它目的可以通過提供一種用于全固體電池的正極活性材料來實現，該正極活性材料包括：包含含鋰金屬氧化物的芯和涂覆至芯的表面的包含LiI的的涂層。

芯可包含LiCoO₂，并且涂層可包含Li₃BO₃和LiI的混合物。

基于芯和涂層的總重量，涂層可以以約0.001wt％至約20wt％的量存在。

涂層優選以約0.05wt％至約0.1wt％的量存在。

以摩爾為基準，涂層可包含比例為約9:1至約8:2的Li₃BO₃和LiI。

本發明還提供一種制造用于全固體電池的正極活性材料的方法，該方法包括以下步驟：制備包含含鋰金屬氧化物的芯；將氫氧化鋰(LiOH)、硼酸(H₃BO₃)和碘化鋰(LiI)作為涂料組合物與溶劑混合以制備涂料溶液；以及使涂料溶液與芯以濕法進行反應以在芯表面上形成包含Li₃BO₃和LiI的混合物的涂層。