[發明專利]正極材料及其制備方法、正極及全固態鋰離子電池

在審

• 申請號: 202110357579.7
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN112864353A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 康飛宇;馬家賓;賀艷兵;史沛然;陳立坤;凌華金;郝曉鴿
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/0565
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 曾昭毅;鄭海威

1.一種正極材料，其特征在于，所述正極材料含有活性材料、粘結劑、電子導電劑、及填料，所述填料為鋯酸鑭、及鋯酸鑭鋰中的至少一種，所述鋯酸鑭的晶體結構內富含有氧空位，所述鋯酸鑭鋰的晶體結構內富含有氧空位，所述鋯酸鑭鋰的表面具有氧缺陷。

2.根據權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述鋯酸鑭的形態為一維納米線，該一維納米線的直徑為100nm～300nm；和/或

所述鋯酸鑭鋰的形態為一維納米線，該一維納米線的直徑為100nm～300nm。

3.根據權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述活性材料為雙(三氟甲磺酰基)酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、磷酸鐵鋰、及鎳鈷錳中的至少一種；和/或

所述粘結劑為聚氧化乙烯、聚乙氧化乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚甲基乙撐碳酸酯、聚甲基乙撐碳酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酸丙烯酯、氯化聚乙烯、及聚碳酸乙烯酯中的至少一種；和/或

所述電子導電劑為石墨烯、石墨、炭黑、乙炔黑、碳纖維、及碳納米管中的至少一種；和/或

所述活性材料、電子導電劑、粘結劑、及填料的質量比為5～9:1～4:1～3:0.2～0.5。

4.一種正極材料的制備方法，包括以下步驟：

提供活性材料、電子導電劑、填料、粘結劑、及第一溶劑，其中，所述填料為鋯酸鑭、及鋯酸鑭鋰中的至少一種，所述鋯酸鑭的晶體結構內富含有氧空位，所述鋯酸鑭鋰的晶體結構內富含有氧空位，所述鋯酸鑭鋰的表面具有氧缺陷；

混合所述活性材料、電子導電劑、填料、粘結劑、及第一溶劑，獲得正極漿料；及

烘干所述正極漿料后獲得正極材料。

5.根據權利要求4所述的正極材料的制備方法，其特征在于，所述鋯酸鑭的形態為一維納米線，該一維納米線的直徑為100nm～300nm；和/或

所述鋯酸鑭鋰的形態為一維納米線，該一維納米線的直徑為100nm～300nm。

6.根據權利要求4所述的正極材料的制備方法，其特征在于，所述活性材料為雙(三氟甲磺酰基)酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、磷酸鐵鋰、及鎳鈷錳中的至少一種；和/或

所述粘結劑為聚氧化乙烯、聚乙氧化乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚甲基乙撐碳酸酯、聚甲基乙撐碳酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酸丙烯酯、氯化聚乙烯、及聚碳酸乙烯酯中的至少一種；和/或

所述電子導電劑為石墨烯、石墨、炭黑、乙炔黑、碳纖維、及碳納米管中的至少一種；和/或

所述第一溶劑為N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲替乙酰胺、二甲基亞砜、乙腈、及二乙基甲酰胺中的至少一種；和/或

所述活性材料、粘結劑、電子導電劑、及填料的質量比為5～9:1～4:1～3:0.2～0.5。

7.根據權利要求4所述的正極材料的制備方法，其特征在于，制備鋯酸鑭包括以下步驟：

提供鑭鹽、鋯鹽、絡合劑、聚合物、及第二溶劑；

將所述鋰鹽、鑭鹽、鋯鹽、絡合劑、聚合物溶于第二溶劑中，獲得前驅體溶液；

對所述前驅體溶液進行紡絲處理，獲得前驅體纖維膜；

對所述前驅體纖維膜進行預氧化處理；及

對經預氧化處理后的前驅體纖維膜進行燒結處理，獲得鋯酸鑭。

8.根據權利要求7所述的正極材料的制備方法，其特征在于，所述鑭鹽為六水硝酸鑭、及碳酸鑭中的至少一種；和/或

所述鋯鹽為硝酸氧鋯、及硝酸鋯中的至少一種；和/或

所述絡合劑為乙酸、及檸檬酸中的至少一種；和/或

所述聚合物為聚氧化乙烯、聚乙氧化乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚甲基乙撐碳酸酯、聚甲基乙撐碳酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酸丙烯酯、氯化聚乙烯、及聚碳酸乙烯酯中的至少一種；和/或

所述第二溶劑為異丙醇、乙酸、丙酮、N，N二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、及聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種；和/或

所述前驅體溶液中鑭、鋯及氧的摩爾比為1～4：2～4：5～9。