[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

本發明涉及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。陰極材料可以包括涂布層，當全固態電池組被充電和放電時，所述涂布層能夠防止過渡金屬陽離子在陰極活性材料和固體電解質之間擴散。

技術領域

本發明涉及一種陰極材料及其制備方法，所述陰極材料包括當全固態電池組被充電和放電時能夠防止過渡金屬陽離子在陰極活性材料和固體電解質之間擴散的涂布層。

背景技術

使用固體電解質的全固態電池組被稱為鋰離子二次電池組。全固態電池組包括包含固體電解質的電解質層、形成在電解質層的兩個表面上的電極(陰極和陽極)以及結合到每個電極的集電器。作為固體電解質，主要使用具有高的鋰離子傳導性的硫化物系固體電解質。

包括鋰離子的過渡金屬氧化物已經被用作陰極活性材料，并且由于陰極活性材料具有低的鋰離子傳導性，通常，固體電解質被包括在陰極中。

然而，固體電解質與陰極中的陰極活性材料之間的反應性是使全固態電池組的性能大大劣化的因素。原因在于，在全固態電池組的充電和放電期間，過渡金屬陽離子在固體電解質和陰極活性材料之間擴散，因此界面電阻增加并且材料劣化。

其結果是，在現有技術中，提出了在陰極活性材料的表面上涂布陶瓷復合物的方法。然而，在現有技術中，為了均勻地形成涂布層，會使用復雜的螯合劑，并采用基于pH值控制的水基方法。其結果是，由于存在有機材料含量過多、水的高表面張力、低潤濕性以及在干燥過程中附聚的問題，難以實現期望程度的涂布均勻性，并且可能不會形成納米尺寸的涂布層，因此，陰極活性材料與其他材料之間的界面電阻有所增加。

公開于本發明背景部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的各個方面涉及提供其中在陰極活性材料上均勻地形成涂布層以防止過渡金屬陽離子擴散的陰極材料及其制備方法。

本發明在各個方面還努力提供包括以納米尺寸厚度形成的涂布層的陰極材料及其制備方法。

本發明在各個方面還努力提供包括由第4至6族的過渡金屬的化合物制成的涂布層的陰極材料及其制備方法，所述涂布層可以有效地防止過渡金屬陽離子的擴散。

本發明在各個方面還努力提供用于容易地制備包括具有上述特征的涂布層的陰極材料的方法。

本發明的目的不限于上述目的。本發明的目的在下面的描述中將更加明顯，并且通過在權利要求及其組合中描述的手段來實現。

本發明的各個方面涉及提供用于全固態電池組的陰極材料，其包括：可以吸收和釋放鋰離子的陰極活性材料；以及在陰極活性材料上形成并且由以下化學式1表示的化合物制成的涂布層：

[化學式1]

Li(M1_xM2_1-x)O₃

在各種示例性實施方案中，M1是選自鋁(Al)、硅(Si)、鈮(Nb)、鈦(Ti)及其組合的元素，M2是選自鉭(Ta)、釩(V)及其組合的元素，以及0.4x1.0。換而言之，x可以大于0.4且小于1.0。在各種示例性實施方案中，x為0.5、0.6、0.7、0.8、0.85、0.9等。

在本發明的示例性實施方案中，M1可為鈮(Nb)，M2可為鉭(Ta)，以及0.6≤x1.0。在一些情況下，x大于或等于0.6且小于1.0。例如，x是0.6、0.65、0.7、0.8、0.9等。

在另一個示例性實施方案中，陰極活性材料可為鋰過渡金屬氧化物。

在又一個示例性實施方案中，陰極活性材料可以在表面上具有羥基。