[發明專利]一種鋰離子電池正極材料的包覆結構及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 202010636955.1
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111900394B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 陳凱;馮玉川;李崢;何泓材;楊帆
• 申請（專利權）人: 清陶（昆山）能源發展有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種鋰離子電池正極材料的包覆結構的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

通過機械融合法在正極材料表面包覆電子導電顆粒層；及

在電子導電顆粒層的表面通過液相法包覆固態電解質層，得到所述鋰離子電池正極材料的包覆結構；

通過機械融合法在正極材料表面包覆電子導電顆粒層的方法包括：將正極材料和電子導電顆粒加入機械融合機中，進行電子導電顆粒層的包覆；

液相法包覆固態電解質層的方法包括：將包覆有電子導電顆粒層的正極材料與固態電解質的前驅體溶液混合，之后煅燒，完成固態電解質層的包覆；

所述電子導電顆粒層中電子導電顆粒在正極材料的表面呈離散島狀分布；

所述固態電解質層中的固態電解質材料為偏鋁酸鋰、鈮酸鋰、鈦酸鋰、硼酸鋰、偏硼酸鋰、鋯酸鋰、鋰鑭鋯氧、鋰鑭鈦氧、磷酸鈦鋁鋰、磷酸鍺鋁鋰及鋰磷氧氮的至少一種。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，正極材料和電子導電顆粒的質量比為1:(0.001-0.05)。

3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，電子導電顆粒的粒徑為1-500nm。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，將包覆有電子導電顆粒層的正極材料與固態電解質的前驅體溶液混合的方法包括：將固態電解質的前驅體溶液噴入放置包覆有電子導電顆粒層的正極材料的設備中。

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述設備包括流化床設備。

6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒的氣氛選自氧氣、氮氣、氬氣及空氣中的至少一種。

7.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒的溫度為300-600℃，煅燒時間為0.5-6h。

8.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

將正極材料和電子導電顆粒放入機械融合機中，進行電子導電顆粒層的包覆；其中，電子導電顆粒的粒徑為1-500nm，正極材料和電子導電顆粒的質量比為1:(0.001-0.05)；及

將包覆有電子導電顆粒的正極材料加入流化床設備中，使用噴嘴將固態電解質前驅體溶液噴入流化床設備中，進行液相包覆，之后置于爐中，在300-600℃的條件下煅燒0.5-6h，其中，煅燒氣氛選自氧氣、氮氣、氬氣或空氣氣氛中的至少一種。

9.一種如權利要求1-8任一項所述的制備方法制備得到的鋰離子電池正極材料的包覆結構，其特征在于，所述包覆結構包括位于正極材料表面的電子導電顆粒層，及位于所述電子導電顆粒層的外層的固態電解質層；

所述電子導電顆粒層中電子導電顆粒在正極材料的表面呈離散島狀分布；

所述固態電解質層中的固態電解質材料為偏鋁酸鋰、鈮酸鋰、鈦酸鋰、硼酸鋰、偏硼酸鋰、鋯酸鋰、鋰鑭鋯氧、鋰鑭鈦氧、磷酸鈦鋁鋰、磷酸鍺鋁鋰及鋰磷氧氮的至少一種。

10.如權利要求9所述的包覆結構，其特征在于，所述電子導電顆粒層中電子導電顆粒包括金屬顆粒、碳顆粒及導電氧化物顆粒中的至少一種。

11.如權利要求9所述的包覆結構，其特征在于，所述正極材料選自鈷酸鋰、鎳鈷錳三元材料、鎳鈷鋁、磷酸鐵鋰、富鋰錳基材料、鎳錳尖晶石及錳酸鋰中的至少一種。

12.如權利要求9所述的包覆結構，其特征在于，所述電子導電顆粒層中電子導電顆粒的粒徑為1-500nm。

13.如權利要求9所述的包覆結構，其特征在于，所述固態電解質層的厚度為1-50nm。

14.如權利要求9所述的包覆結構，其特征在于，正極材料、電子導電顆粒層及固態電解質層的質量之比為1:(0.001-0.05):(0.001-0.05)。