[發明專利]一種包覆型復合正極材料、其制備方法及用途

有效

• 申請號: 202010651692.1
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN111682187B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 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: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/13;H01M4/04;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

1.一種包覆型復合正極材料，其特征在于，所述包覆型復合正極材料包括正極材料及包覆在所述正極材料表面的多孔固態電解質層，所述多孔固態電解質層的包覆面積占正極材料粉體顆粒表面積的95%以上，所述包覆型復合正極材料中，固態電解質的重量為正極材料質量的0.1%~1.8%，所述多孔固態電解質層的厚度為1nm~50nm，所述固態電解質包覆層中，固態電解質包括偏鋁酸鋰、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、鋰磷氧氮中的至少一種；

所述包覆型復合正極材料通過如下方法制備得到，所述方法包括以下步驟：

S1：采用包含固態電解質前驅體和造孔劑的包覆溶液，對正極材料進行包覆；

S2：對步驟S1所得中間產物進行煅燒，得到包覆型復合正極材料；

步驟S1所述包覆采用流化氣固混合裝置，所述流化氣固混合裝置包括流化床腔體、床層隔板、攪拌軸、攪拌槳和物料進口，所述床層隔板將流化床腔體分隔為上下兩層，床層隔板上層為流化床床層，床層隔板下層為進氣腔體；所述床層隔板上設有開孔，所述攪拌軸穿過所述開孔，與所述攪拌軸連接的所述攪拌槳位于流化床床層內，所述攪拌軸遠離攪拌槳一端位于進氣腔體內；所述物料進口包括與進氣腔體連通的第一物料進口，和與流化床床層連通的第二物料進口，所述第二物料進口處設置有噴嘴；所述開孔和攪拌軸之間具有第一環隙，所述攪拌槳的外端與流化床腔體的內壁之間具有第二環隙；

每個攪拌槳的旋轉方向前表面具有預定的傾斜角，傾斜角為60°至100°，所述傾斜角為該前表面與水平面的夾角；

所述包覆過程包括：

采用流化氣固混合裝置，從第一物料進口向進氣腔體內通入載氣和待包覆正極材料，從第二物料進口的噴嘴向流化床床層內噴霧包覆溶液，所述包覆溶液包括固態電解質前驅體和造孔劑，在攪拌軸轉動的條件下，包覆液體包覆至正極材料的表面。

2.根據權利要求1所述的包覆型復合正極材料，其特征在于，所述包覆型復合正極材料的孔隙率為30%~50%。

3.根據權利要求1所述的包覆型復合正極材料，其特征在于，所述正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元材料、鎳鈷鋁三元材料、磷酸鐵鋰、富鋰錳基材料和鎳錳尖晶石中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的包覆型復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1：采用包含固態電解質前驅體和造孔劑的包覆溶液，對正極材料進行包覆；

S2：對步驟S1所得中間產物進行煅燒，得到包覆型復合正極材料；

步驟S1所述包覆采用流化氣固混合裝置，所述流化氣固混合裝置包括流化床腔體、床層隔板、攪拌軸、攪拌槳和物料進口，所述床層隔板將流化床腔體分隔為上下兩層，床層隔板上層為流化床床層，床層隔板下層為進氣腔體；所述床層隔板上設有開孔，所述攪拌軸穿過所述開孔，與所述攪拌軸連接的所述攪拌槳位于流化床床層內，所述攪拌軸遠離攪拌槳一端位于進氣腔體內；所述物料進口包括與進氣腔體連通的第一物料進口，和與流化床床層連通的第二物料進口，所述第二物料進口處設置有噴嘴；所述開孔和攪拌軸之間具有第一環隙，所述攪拌槳的外端與流化床腔體的內壁之間具有第二環隙；

每個攪拌槳的旋轉方向前表面具有預定的傾斜角，傾斜角為60°至100°，所述傾斜角為該前表面與水平面的夾角；

所述包覆過程包括：

采用流化氣固混合裝置，從第一物料進口向進氣腔體內通入載氣和待包覆正極材料，從第二物料進口的噴嘴向流化床床層內噴霧包覆溶液，所述包覆溶液包括固態電解質前驅體和造孔劑，在攪拌軸轉動的條件下，包覆液體包覆至正極材料的表面。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟S1所述造孔劑包括碳酸氫銨、碳酸銨、聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一種。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟S1所述包覆溶液中，造孔劑的體積為固態電解質前驅體體積的10%~80%。

7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟S2所述煅燒的溫度為300℃~600℃，煅燒的時間為0.5h~6h。