[發(fā)明專利]正極、電解質(zhì)與無(wú)機(jī)鋰鹽共燒結(jié)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010081818.6
• 申請(qǐng)日: 2020-02-06
• 公開（公告）號(hào): CN111276736B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范立雙;朱留丙;張乃慶;郭志坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M10/0562
• 分類號(hào): H01M10/0562;H01M10/058
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種正極、電解質(zhì)與無(wú)機(jī)鋰鹽共燒結(jié)方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

步驟一：按照LLZO的化學(xué)計(jì)量比添加原料至球磨罐中，添加異丙醇作為助磨劑，其中物料、球料和溶劑體積比例為0.5~2:1:1~4，以400~600rpm的轉(zhuǎn)速球磨15~30h，然后在60~80℃下干燥3~6h；

步驟二、將步驟一干燥后的粉末在剛玉瓷舟中壓實(shí)，之后以2~5℃/min的升溫速率進(jìn)行升溫，在850~950℃下焙燒6~12h，制備出LLZO前驅(qū)體粉末；

步驟三、取無(wú)機(jī)鋰鹽高能球磨，轉(zhuǎn)速為600~2500 rpm/min，時(shí)間為2~6 h，無(wú)機(jī)鋰鹽為L(zhǎng)i₃PO₄；

步驟四、將步驟二制備的LLZO前驅(qū)體粉末和NCM活性物質(zhì)按質(zhì)量比范圍為2:8~6:4的比例混合均勻，加入步驟三中制備的無(wú)機(jī)鋰鹽粉末和聚乙烯醇縮丁醛樹脂，再加入松油醇后攪拌6~12 h至黏膏狀，得到正極活性物質(zhì)漿料，其中：Li₃PO₄粉末的加入量為L(zhǎng)LZO前驅(qū)體粉末和NCM活性物質(zhì)總質(zhì)量的1~10wt%，聚乙烯醇縮丁醛樹脂的加入量為L(zhǎng)LZO前驅(qū)體粉末和NCM活性物質(zhì)總質(zhì)量的5~10 wt%；

步驟五、將步驟四中得到的正極活性物質(zhì)漿料以絲網(wǎng)印刷法均勻涂覆在LLZO電解質(zhì)片表面，在60~80℃下烘干30min，以5~20 MPa對(duì)表面加壓5~10 min，再在60~80℃下烘干24h，得到涂覆復(fù)合正極層的LLZO電解質(zhì)片，備用；

步驟六、將步驟五中涂覆復(fù)合正極層的LLZO電解質(zhì)片置于剛玉瓷舟中，之后以2~5℃/min的升溫速率進(jìn)行升溫，在400~900℃、空氣氣氛下焙燒1~3h 后自然冷卻至室溫，得到共燒結(jié)的表面涂覆復(fù)合正極層的LLZO電解質(zhì)片。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極、電解質(zhì)與無(wú)機(jī)鋰鹽共燒結(jié)方法，其特征在于所述LLZO為L(zhǎng)i₇La₃Zr₂O₁₂，包括Li位B、Al、Zn、Ga、Fe和Zr位Nb、Ta、Sr、In、Ge、W、Y、Sb、V元素?fù)诫s的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極、電解質(zhì)與無(wú)機(jī)鋰鹽共燒結(jié)方法，其特征在于所述NCM活性物質(zhì)為NCM111、NCM442、NCM532、NCM622、NCM811中的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極、電解質(zhì)與無(wú)機(jī)鋰鹽共燒結(jié)方法，其特征在于所述LLZO前驅(qū)體粉末的粒徑分布為0.1~10 μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極、電解質(zhì)與無(wú)機(jī)鋰鹽共燒結(jié)方法，其特征在于所述無(wú)機(jī)鋰鹽高能球磨后的粒徑分布為50~500 nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極、電解質(zhì)與無(wú)機(jī)鋰鹽共燒結(jié)方法，其特征在于所述涂覆復(fù)合正極層的LLZO電解質(zhì)片的厚度為20~100 μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極、電解質(zhì)與無(wú)機(jī)鋰鹽共燒結(jié)方法，其特征在于所述絲網(wǎng)絲線直徑為50~200 nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極、電解質(zhì)與無(wú)機(jī)鋰鹽共燒結(jié)方法，其特征在于所述共燒結(jié)的表面涂覆復(fù)合正極層的LLZO電解質(zhì)片的厚度為10~80 μm。

9.一種權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述方法制備得到的表面涂覆復(fù)合正極層的LLZO電解質(zhì)片在全固態(tài)鋰電池中的應(yīng)用。