[發明專利]包括用于防止擴散的涂布層的用于全固態電池組的陰極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711262952.0
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108878798B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 林栽敏;成柱詠;張容準;金炯哲;鄭燻基;崔圣俊;E·D·鄭
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社;韓國科學技術研究院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M10/0562
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;朱慧寧

1.一種用于全固態電池組的陰極材料，包括：

可吸收和釋放鋰離子的陰極活性材料；和

涂布層形成在陰極活性材料上并且包括第一涂布層和形成在第一涂布層上的第二涂布層，

其中，涂布層包括由化學式3和化學式4表示的任何一種化合物：

[化學式3]

LiTaO₃，

[化學式4]

LiNbO₃

其中第一涂布層和第二涂布層包括不同的化合物，

其中，第一涂布層的厚度為5nm至6nm，

其中，相對于100wt％的陰極材料，第一涂布層的含量為0.125wt％至0.25wt％，

其中，所述第二涂布層的厚度為5nm至6nm，且

其中，相對于100wt％的陰極材料，第二涂布層的含量為0.125wt％至0.25wt％。

2.根據權利要求1所述的用于全固態電池組的陰極材料，其中，陰極活性材料是鋰過渡金屬氧化物。

3.根據權利要求1所述的用于全固態電池組的陰極材料，其中，陰極活性材料在表面上具有羥基。

4.一種制備用于全固態電池組的陰極材料的方法，所述方法包括：

通過在醇系溶劑中溶解Li前體和M3前體來制備前體溶液的步驟1；

將前體溶液與陰極活性材料粉末混合的步驟2；

通過噴霧干燥前體溶液獲得涂布粉末的步驟3；

熱處理涂布粉末的步驟4；和

通過重復步驟1-4并使用經熱處理的涂布粉末代替陰極活性材料粉末來獲得陰極材料，

由此獲得包含陰極活性材料和涂布層的陰極材料，所述涂布層由在陰極活性材料上的多層形成并且每層由以下化學式2表示的化合物制成：

[化學式2]

Li(M3)O₃

其中M3是選自鋁、硅、鈮、鈦、鉭和釩的元素。

5.根據權利要求4所述的方法，其還包括：

通過在醇系溶劑中溶解Li前體和Ta前體來制備第一前體溶液；

將陰極活性材料粉末與第一前體溶液混合；

通過噴霧干燥第一前體溶液獲得第一涂布粉末；

通過對第一涂布粉末進行熱處理，在陰極活性材料粉末上形成由以下化學式3表示的化合物制成的第一涂布層；

[化學式3]

LiTaO₃，

通過在醇系溶劑中溶解Li前體和Nb前體來制備第二前體溶液；

將具有第一涂布層的陰極活性材料粉末與第二前體溶液混合；

通過噴霧干燥第二前體溶液獲得第二涂布粉末；和

通過對第二涂布粉末進行熱處理，在第一涂布層上形成由以下化學式4表示的化合物制成的第二涂布層，其中

[化學式4]

LiNbO₃。

6.根據權利要求4所述的方法，其還包括：

通過在醇系溶劑中溶解Li前體和Nb前體來制備第一前體溶液；

將陰極活性材料粉末與第一前體溶液混合；

通過噴霧干燥第一前體溶液獲得第一涂布粉末；

通過對第一涂布粉末進行熱處理，在陰極活性材料粉末上形成由以下化學式4表示的化合物制成的第一涂布層，其中

[化學式4]

LiNbO₃，

通過將Li前體和Ta前體溶解在醇系溶劑中來制備第二前體溶液；

將具有第一涂布層的陰極活性材料粉末與第二前體溶液混合；

通過噴霧干燥第二前體溶液獲得第二涂布粉末；和

通過對第二涂布粉末進行熱處理，在第一涂布層上形成由以下化學式3表示的化合物制成的第二涂布層，其中

[化學式3]

LiTaO₃。

7.根據權利要求4所述的方法，其中，醇系溶劑是純度為99％或更高的無水乙醇。

8.根據權利要求4所述的方法，其中，用氧等離子體處理陰極活性材料粉末以使其表面上具有羥基。