[發明專利]快離子導體、由其包覆的正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711333226.3
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108110253B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 項宏發;汪夢成;孫毅;梁鑫
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/505;H01M10/0563;H01M10/058
• 代理公司: 北京維知知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11503
• 代理人: 王濤

本發明提供了一種由Li_xM_ySn_zO₈表示的新型快離子導體、由其包覆的用于鋰離子電池的正極材料，該包覆的用于鋰離子電池的正極材料的制備方法，由該正極材料制備的用于鋰離子電池的正極，以及包括該正極和/或所述快離子導體作為電解質的鋰離子電池。在Li_xM_ySn_zO₈中，M選自Mg、Co和Zn中的一種，1x2.5，1y2.5，2.0z3.5。以及在所述快離子導體包覆的用于鋰離子電池的正極材料，其中，所述快離子導體在所述用于鋰離子電池的正極材料的表面形成均一的包覆層，基于100重量％的所述用于鋰離子電池的正極材料，所述新型快離子導體的量為0.1重量％至10重量％。

技術領域

本發明屬于鋰離子二次電池領域，特別涉及一種新型快離子導體、由其包覆的用于鋰離子電池的正極材料，該包覆的用于鋰離子電池的正極材料的制備方法，由該正極材料制備的用于鋰離子電池的正極，以及包括該正極的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池因高能量密度、高電壓、長壽命、無記憶效應、無污染等特點被廣泛應用于移動手機、數碼相機、個人電腦等便攜式電子產品市場，未來在動力電池和大型儲能領域有很好的發展前景。目前鋰電池主要使用液態電解質，存在漏液和易燃、易爆的隱患，也導致電池的安全問題。使用固態電解質代替液態電解質將會大大提高電池安全性。快離子導體具有高離子電導率，是一類理想的固態電解質材料。

鋰離子電池正極材料是制約鋰電池容量和壽命的關鍵因素，因此對正極材料的研究具有重大意義。鈷酸鋰，具有容量高，振實密度高，電池單位體積能量密度高，綜合電化學性能優良及生產工藝簡單等優點，因此，被廣泛運用于智能手機，平板電腦，超級本等3C電子產品。錳酸鋰，原料來源廣泛充裕，價格便宜，倍率性能優良，工藝成熟，常用于動力電池，但耐高溫性能和循環性能不好；三元材料容量高，循環好，但在高電壓下使用會出現電池容量跳水現象，循環性能較差；磷酸鐵鋰具有優異的安全性被認作是動力電池的首選材料，但由于其容量低，倍率性能和低溫放電性能差等原因，現主要用于儲能領域；高鎳三元正極材料最大優點在于容量高，缺點在于該材料的堿性強，對電池制作環境條件控制要求苛刻，極大的限制了該材料的推廣使用。很多研究結果表明表面包覆是改善正極材料電化學性能的有效方法。通過表面包覆改性可以阻止正極材料與電解液的直接接觸，抑制副反應的發生，提升正極材料的循環性能；其次，高電導率材料可以增加正極材料電子導電率或離子電導率，提升材料的倍率性能。

發明內容

技術問題

為了解決現有技術中的正極材料中存在的問題，本發明的發明人在經過大量的研究創造性發現一種新型的快離子導體。當將該離子導體包覆用于鋰離子電池的正極材料時，可以降低電池在充放電過程中的電荷轉移電阻，顯著提高了正極材料的高倍率性能和循環穩定性，并且有效地改善了電解液與正極材料的界面膜阻抗和電荷轉移阻抗，并顯著改善循環及倍率性能，同時該快離子導體也可以用作鋰離子電池的固體電解質。

技術方案

本發明的目的是提供一種快離子導體，由該快離子導體包覆的用于鋰離子電池的正極材料，該包覆的用于鋰離子電池的正極材料的制備方法，由該正極材料制備的正極，以及包含該正極的鋰離子電池。

根據本發明的一個方面，提供了一種快離子導體，其由Li_xM_ySn_zO₈表示，其中M選自Mg、Co和Zn中的一種，1x2.5，1y2.5，2.0z3.5。