[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

本發明公開了一種包覆型復合正極材料、其制備方法及用途。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。所述方法包括：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所得包覆產物進行煅燒，得到包覆型復合正極材料。本發明通過在正極材料的表面包覆多孔固態電解質，可以實現較小的固態電解質質量占比的前提下有效隔絕電解液，既能保證正極材料克容量和倍率性能，又能提高電池的循環和安全性能。

技術領域

本發明屬于鋰電池技術領域，涉及一種包覆型復合正極材料、其制備方法及用途。

背景技術

鋰離子電池由于具有能量密度高、自放電率低、循環性能好以及環境友好等特點，被廣泛應用于電動汽車、便攜式電器和其他儲能設備中，受到了廣泛關注和研究。鋰離子電池正極材料的電化學性能是制約鋰離子電池發展的關鍵部件。鋰離子電池正極材料在使用過程中與電解液接觸易發生副反應，導致正極材料結構破壞的同時產生劣化電池性能的副反應產物。

由于固態電解質材料具有良好的鋰離子電導性，因此，相較于傳統的改性方法(比如氧化鋁包覆)，采用固態電解質材料對正極材料進行包覆不僅可以避免正極材料與電解液接觸發生反應，還可以一定程度上改善正極的鋰離子傳導性能。

但同時，由于固態電解質材料顆粒大，在同樣包覆條件下，克容量小，使得固態電解質包覆面臨困難。現有的包覆方式大多采用機械融合法，將惰性的鋰離子電導和電子電導非常差的納米顆粒包覆在正極材料表面，最終實現的是一種不連續的島狀包覆。這種包覆結構的正極材料仍然有裸露的表面會與電解液接觸，沒有起到徹底的包覆，對電池循環和安全性能改善效果有限。而近來新興的液相包覆，將含鋰的固態電解質前驅體溶液包覆在正極材料表面，通過后續熱處理成相實現連續的層狀包覆。但是，采用這種方法包覆得到的產品中包覆層的重量占比較高，影響正極材料的克容量發揮，同時包覆層鋰離子電導率較低，也會對電池的倍率性能產生較大的影響。

由此可知，在使用固態電解質材料進行包覆時，克容量、離子電導率和包覆率是影響電池電性能和安全性的兩個相反的方面，開發一種能同時滿足電池兩方面性能要求的包覆方法十分必要。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種包覆型復合正極材料、其制備方法及用途。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種包覆型復合正極材料，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。

本發明通過在正極材料的表面包覆多孔固態電解質，可以實現較小的固態電解質質量占比的前提下有效隔絕電解液，既能保證正極材料克容量和倍率性能，又能提高電池的循環和安全性能。

以下作為本發明優選的技術方案，但不作為對本發明提供的技術方案的限制，通過以下優選的技術方案，可以更好的達到和實現本發明的技術目的和有益效果。

優選地，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，例如95％、95.5％、96％、96.5％、97％、98％、98.5％、99％或99.5％等。

優選地，所述多孔固態電解質層的厚度為1nm～50nm，例如1nm、2nm、4nm、5nm、7nm、8nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、32nm、36nm、40nm、45nm或50nm等。

優選地，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％～5％，例如0.1％、0.4％、0.8％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、4％、4.5％或5％等。

本發明對正極材料的種類不作限定，任何已知的且不與本發明原理相違背的正極材料均可，包括但不限于鈷酸鋰、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。