[發明專利]一種固態鋰電池用表面改性正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810412171.3
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN109473636A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 王霄鵬;劉亞飛;陳彥彬;李晶晶;邵宗普
• 申請（專利權）人: 北京當升材料科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/0525
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1.一種固態鋰電池用表面改性正極材料，其特征在于，包括正極活性物基體和基體表面的活性包覆層，平均粒徑D₅₀為2～30μm；

所述正極活性物基體為鎳鈷錳酸鋰，化學式為Li_aNi_xCo_yMn_1-x-y-zM_zO₂，其中0.95≤a≤1.05，0≤z≤0.05，x+y+z=1，M為Ga、Sc、In、Y、Ce、Co、La、Cr、Mo、Mn、Fe、Hf、Zr、W、Nb、Sm、Al中至少一種元素；

所述活性包覆層的化學式為Li_4-αM'_αTi_5-β-γM_βM'_γO_12-δG_δ，其中0≤α≤0.4，0≤β≤0.4，0≤γ≤0.4，0≤δ≤0.5，且α、β、δ不同時為零；M'為Cu、Mg、Zn、Ca 中的至少一種元素；M為W、Mo、Nb、V中的至少一種元素；M'為Ce、Zr、Ge、Al中的至少一種元素；G為F、Cl、Br、I中的至少一種元素。

2.根據權利要求1所述的固態鋰電池用表面改性正極材料，其特征在于，所述的活性包覆層厚度為2～100nm，被覆率為70~100%。

3.根據權利要求1所述的固態鋰電池用表面改性正極材料，其特征在于，所述的正極活性物基體中的M優選為La、Mo、Zr、W、Nb、Al中至少一種元素。

4.根據權利要求1所述的固態鋰電池用表面改性正極材料，其特征在于，所述的活性包覆層中的M'優選為Mg、Zn、Ca中至少一種元素。

5.根據權利要求1所述的固態鋰電池用表面改性正極材料，其特征在于，所述的活性包覆層中的M''優選為W、Mo、V中至少一種元素。

6.一種固態鋰電池，包括正極、負極，和聚合物電解質，其特征在于，所述的正極包含權利要求1-5任意一項的固態鋰電池用表面改性正極材料。

7.一種固態鋰電池用表面改性正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）分別配制過渡金屬Ni、Co、Mn的混合鹽溶液、含M源的摻雜物溶液、堿溶液以及絡合劑溶液；

（2）將步驟（1）的混合鹽溶液、摻雜物溶液、堿溶液和絡合劑溶液，以并流的方式連續加入反應器中進行反應，將產物經過過濾、洗滌、烘干、篩分后得到前驅體；

（3）將鋰源與前驅體，按照Li /(Ni+Co+Mn+M)的摩爾比=0.95~1.05進行混料處理，在600～1100℃煅燒4~24h，最后將燒結產物進行過破碎、過篩得到正極活性物基體；

（4）按照包覆物Li_4-αM'_αTi_5-β-γM_βM'_γO_12-δG_δ的化學計量比，將鈦源、鋰源、M'源、M源、M'源、陰離子G源溶于溶劑，并加入添加劑，充分攪拌后形成混合液A；

（5）將正極活性物基體加入步驟（4）的混合液A，在50~100℃下持續加熱攪拌1~5h，隨后干燥，得到干粉；

（6）將所述干粉過篩處理后進行煅燒，反應結束后冷卻至室溫，粉碎、過篩，得到固態鋰電池用表面改性正極材料；

所述的M源為Ga、Sc、In、Y、Ce、Co、La、Cr、Mo、Mn、Fe、Hf、Zr、W、Nb、Sm、Al中至少一種元素的金屬鹽；

所述的M'源為Cu、Mg、Zn、Ca、中至少一種元素的金屬鹽；M源為W、Mo、Nb、V中至少一種元素的金屬鹽；M'源為Ce、Zr、Ge、Al中至少一種元素的金屬鹽；G源為可溶性的Li、M'、M或M'元素的金屬鹵化物中的至少一種。