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[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

專利信息
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
代理公司: 暫無信息 代理人: 暫無信息
地址: 100160 北京市豐臺區*** 國省代碼: 北京;11
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摘要:
搜索關鍵詞: 正極材料 固態鋰電池 制備 正極活性物 表面改性 聚合物固態電解質 電子傳導能力 表面包覆層 界面穩定性 界面阻抗 包覆層 電性能 鋰離子 改性 催化 腐蝕
【權利要求書】:

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LiaNixCoyMn1-x-y-zMzO2,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Li4-αM'αTi5-β-γMβM'γO12-δGδ,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Li4-αM'αTi5-β-γMβM'γO12-δGδ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。

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