[發明專利]全固態鋰離子電池復合正極材料及其制備方法以及包含該正極材料的鋰離子電池

在審

• 申請號: 201911005809.2
• 申請日: 2019-10-22
• 公開（公告）號: CN112701256A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 戴仲葭;楊劍;李剛;杜澤學
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 張福根;付文川

1.一種制備全固態鋰離子電池復合正極材料的方法，包括以下步驟：

(1)利用球磨法，將納米級的鋯源化合物、鑭源化合物、摻雜金屬化合物包覆在球形鎳鈷錳三元前軀體的表面；及

(2)將包覆后的鎳鈷錳三元前軀體與鋰源進行混合，然后高溫煅燒，得到鋯酸鑭鋰包覆的鎳鈷錳三元復合正極材料。

2.根據權利要求1所述方法，其中所述鋯源化合物、所述鑭源化合物、摻雜金屬化合物中的金屬元素之間的摩爾比Zr:La:M為2-x:3:x，其中x取值為0.2～1.5，優選為0.5～1，式中M代表所述摻雜金屬化合物中的金屬元素。

3.根據權利要求1或2所述方法，其中所述鋯源化合物為選自氧化鋯、氫氧化鋯、碳酸鋯、硝酸鋯、硫酸鋯、硝酸氧鋯、醋酸鋯中的一種或多種；所述鑭源化合物為選自氧化鑭、氫氧化鑭、碳酸鑭、硝酸鑭、硫酸鑭、草酸鑭、醋酸鑭中的一種或多種；所述摻雜金屬化合物為選自氧化鉭、氧化鈮中的至少一種。

4.根據權利要求3所述方法，其中步驟(1)中所述的球磨法以異丙醇和乙醇中的至少一種為球磨介質，以200～500rpm的速率球磨6～12h，優選以300～400rpm的速率球磨8～10h。

5.根據權利要求3所述方法，其中所述鋰源為選自氧化鋰、氫氧化鋰、一水合氫氧化鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、硫酸鋰、草酸鋰、醋酸鋰中的一種或多種。

6.根據權利要求3所述方法，其中步驟(2)中所述的混合采用球磨法進行，該球磨法以異丙醇和乙醇中的至少一種為球磨介質，以200～500rpm的速率球磨6～12h，優選以300～400rpm的速率球磨8～10h。

7.根據權利要求3所述方法，其中步驟(2)中所述高溫煅燒如此進行：先以1～3℃/min的升溫速率升溫至700～1000℃，恒溫燒結6～18h，優選升溫至800～900℃，恒溫燒結8～12h；然后以1～3℃/min的升溫速率升溫至1000～1400℃，恒溫燒結8～24h，優選升溫至1100～1200℃，恒溫燒結12～18h；接著以1～10℃/min的降溫速率降至室溫，優選以3～5℃/min的降溫速率降至室溫。

8.根據權利要求1所述方法，其中所述鋯酸鑭鋰包覆的鎳鈷錳三元復合正極材料中，鋯酸鑭鋰與鎳鈷錳三元材料的質量比為3～10％，優選為5～8％。

9.根據權利要求1所述方法，其中所述球形鎳鈷錳三元前軀體為選自Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3(OH)₂、Ni_0.5Co_0.3Mn_0.2(OH)₂、Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂、Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂中的至少一種；所述三元前軀體中值粒徑D50為10～15微米。

10.一種全固態鋰離子電池復合正極材料，其是根據前述權利要求1～9中任一項的方法制備的。

11.一種全固態鋰離子電池，包括正極、負極和電解質，其特征在于該電池的正極包含前述權利要求10的復合正極材料。

12.根據權利要求11的全固態鋰離子電池，其中所述負極為天然石墨、人造石墨、硅、硅碳復合材料或金屬鋰；所述電解質為石榴石型鋯酸鑭鋰固體電解質。