[發明專利]一種用于全固態電池的三元復合材料、其制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202210246513.5
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114614012A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 王超;馮道言;蔣苗;葉超;肖璇;嚴旭豐;劉瑞;李琮熙;孫輝;劉相烈
• 申請（專利權）人: 寧波容百新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李偉

本發明提供了一種用于全固態電池的三元復合材料，包括三元材料和原位包覆于所述三元材料表面的Li_xM_yF_x+3y的快離子導體；本申請還提供了三元復合材料的制備方法及其應用。本申請提供的三元復合材料一方面Li_xM_yF_x+3y的存在改善了三元正極材料與固體電解質的界面接觸，提高了固體電解質的耐高壓性能，減少了三元正極與固體電解質之間的副反應和因高壓造成的電解質分解，另一方面Li_xM_yF_x+3y的快離子導體屬性有效的提高了三元正極材料的鋰離子傳導能力并且降低了三元正極材料表面的殘鋰；本發明中在整個制備過程中，操作簡單，原料成本低，設備投資少，適合批量生產。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種用于全固態電池的三元復合材料、其制備方法及其應用。

背景技術

富鎳三元正極材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(NCM)因其超高的容量而備受關注，并具有在鋰離子電池應用中替代傳統LiCoO₂正極材料的潛力。

但是，目前已有的三元材料還存在一些不足，如第一圈的放電效率有點低，高倍率下電池性能較差，材料發生鋰鎳陽離子混排的情況比較嚴重，從而影響材料的循環穩定性差，放電平臺也較低。

此外，對于全固態電池，由于三元NCM是高離子和電子導電率的混合體，而固體電解質是單鋰離子導體。因此，三元NCM與固體電解質接觸會由于化學勢差大而導致鋰離子從固體電解質移動到三元NCM，導致空間電荷層的形成和界面反應的發生，并會產生高界面電阻影響電池的循環能力。

為了解決這些問題，使三元材料更能滿足人們的應用需求，許多工作已應用于三元NCM的改性研究，典型且有效的方法是表面包覆改性。如Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、ZrO₂、La₂O₃、Y₂O₃、ZnO等被用作表面涂層材料以提高其性能；然而，這些涂層材料僅僅粘附在三元NCM表面，而且缺乏良好的離子導電性來加速電化學反應速率和鋰離子的擴散速度。并且，大部分的正極材料生產廠家都是采用的干法包覆，是直接將納米尺寸的涂層材料與基材進行混合與燒結得到包覆后的正極材料；通過這種方法制備的材料，大多數涂層只是粘附或附著在正極材料上，而不是均勻地覆蓋在正極材料表面，很容易被外界的機械力剝落，更容易自行團聚。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種三元復合材料，本申請三元復合正極材料可改善三元正極材料與固體電解質的界面接觸，同時還可提高三元正極材料的鋰離子傳導能力。

有鑒于此，本申請提供了一種用于全固態電池的三元復合材料，包括三元材料和原位包覆于所述三元材料表面的如式(Ⅰ)所示的快離子導體；

Li_xM_yF_x+3y (Ⅰ)；

其中，M為三價金屬離子；

1≤x≤3，1≤y≤3。