本發(fā)明涉及鋰離子電池，具體涉及一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著以鋰離子電池為主的二次電池發(fā)展，鋰離子電池在便攜式電子產(chǎn)品和電動汽車等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而最近新能源汽車頻繁發(fā)生安全事故，是由于傳統(tǒng)鋰離子電池中使用易燃的有機溶劑作為電解液，存在嚴(yán)重的安全隱患。通過常規(guī)的改進方法無法完全解決這個問題，相比之下采用無機固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰離子電池具有更高的安全性。在現(xiàn)有的無機固態(tài)電解質(zhì)中，硫化物固態(tài)電解質(zhì)因其高鋰離子電導(dǎo)率、低界面電阻與楊氏模量等優(yōu)點，具有良好的應(yīng)用前景，但高電壓正極材料與硫化物固態(tài)電解質(zhì)之間的界面不穩(wěn)定性導(dǎo)致正極的循環(huán)性能較差，通過在高電壓富鋰錳基正極材料的表面修飾穩(wěn)定的氧化物包覆層來改善這個問題，但需要專門的設(shè)備和高昂的成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出了一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用，通過本發(fā)明提供的正極材料及其制備方法與應(yīng)用，能夠顯著降低成本，能夠有效抑制高電壓下正極材料與硫化物電解質(zhì)的副反應(yīng)，提升電極與固態(tài)電解質(zhì)的界面穩(wěn)定性，從而提升電池的穩(wěn)定性和循環(huán)性能。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的。

3、本發(fā)明提出一種正極材料，至少包括：

4、正極活性材料；以及

5、包覆層，包覆在所述正極活性材料上，所述包覆層包括鹵化物固態(tài)電解質(zhì)；

6、其中：所述正極活性材料包括nli2mno3·(1-n)limnacobnico2，且0.2≤n≤0.5，a+b+c＝1；所述鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的化學(xué)式為li2+mzr1-mfemcl6-x-ybrxiy，且0＜m≤0.5；x＝0～6，y＝0～6，x+y≤6。

7、在本發(fā)明一實施例中，根據(jù)能量色散x射線譜儀測量的所述正極材料表面的鐵原子的摩爾比為0.4％-7％。

8、在本發(fā)明一實施例中，所述鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的化學(xué)式為li2.3zr0.7fe0.3cl6。

9、在本發(fā)明一實施例中，所述正極活性材料為球形態(tài)。

10、在本發(fā)明一實施例中，球形態(tài)的所述正極活性材料的中值粒徑d50為8μm-20μm。

11、本發(fā)明還提供一種正極材料的制備方法，至少包括以下步驟：

12、依據(jù)鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的化學(xué)式，將相應(yīng)量的含有l(wèi)i、zr以及fe元素的化合物混合，并進行研磨和第一次燒結(jié)，獲得鹵化物固態(tài)電解質(zhì)；以及

13、將所述鹵化物固態(tài)電解質(zhì)和正極活性材料按質(zhì)量比進行共混和第二次燒結(jié)，獲得正極材料。

14、在本發(fā)明一實施例中，所述鹵化物固態(tài)電解質(zhì)和所述正極活性材料的質(zhì)量比為(0.2-6)：(99.9-94)。

15、在本發(fā)明一實施例中，所述共混的條件包括：混合轉(zhuǎn)速為100rpm-800rpm，混合時間為1h-6h。

16、在本發(fā)明一實施例中，所述第二次燒結(jié)的溫度為950℃-1050℃，燒結(jié)時間為6h-18h。

17、本發(fā)明還提供一種鋰離子電池，包括上述所述的正極材料或上述所述的制備方法得到的正極材料。

18、本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括上述所述的鋰離子電池。

19、綜上所述，本發(fā)明提出一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用，能夠獲得低成本、高離子電導(dǎo)率和耐高電壓的鹵化物固態(tài)電解質(zhì)，解決高電壓富鋰錳基正極材料與硫化物固態(tài)電解質(zhì)之間的界面不穩(wěn)定性問題。鹵化物固態(tài)電解質(zhì)與高電壓富鋰錳基正極材料具有良好的兼容性，能夠提升正極材料的鋰離子傳導(dǎo)能力，有效改善離子傳輸動力學(xué)，從而提高電池的倍率性能。能夠有效抑制高電壓下正極材料與硫化物電解質(zhì)的副反應(yīng)，提升電極與固態(tài)電解質(zhì)的界面穩(wěn)定性，從而提升電池的穩(wěn)定性和循環(huán)性能。能夠提升氧元素在循環(huán)過程中的可逆氧化還原能力，從而抑制過渡金屬溶出和正極釋氧，從而提高首周庫倫效率和循環(huán)壽命。

技術(shù)特征：

1.一種正極材料，其特征在于，至少包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料，其特征在于，根據(jù)能量色散x射線譜儀測量的所述正極材料表面的鐵原子的摩爾比為0.4％-7％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的化學(xué)式為li2.3zr0.7fe0.3cl6。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述正極活性材料為球形態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的正極材料，其特征在于，球形態(tài)的所述正極活性材料的中值粒徑d50為8μm-20μm。

6.一種正極材料的制備方法，其特征在于，至少包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的正極材料的制備方法，其特征在于，所述鹵化物固態(tài)電解質(zhì)和所述正極活性材料的質(zhì)量比為(0.2-6)：(99.9-94)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的正極材料的制備方法，其特征在于，所述共混的條件包括：混合轉(zhuǎn)速為100rpm-800rpm，混合時間為1h-6h。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的正極材料的制備方法，其特征在于，所述第二次燒結(jié)的溫度為950℃-1050℃，燒結(jié)時間為6h-18h。

10.一種鋰離子電池，其特征在于，包括權(quán)利要求1-5任意一項所述的正極材料或權(quán)利要求6-9任意一項所述的制備方法得到的正極材料。

11.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求10所述的鋰離子電池。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用，所述正極材料至少包括：正極活性材料；以及包覆層，包覆在所述正極活性材料上，所述包覆層包括鹵化物固態(tài)電解質(zhì)；其中：所述正極活性材料包括nLi<subgt;2</subgt;MnO<subgt;3</subgt;·(1?n)LiMn<subgt;a</subgt;Co<subgt;b</subgt;Ni<subgt;c</subgt;O<subgt;2</subgt;，且0.2≤n≤0.5，a+b+c＝1；所述鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的化學(xué)式為Li<subgt;2+m</subgt;Zr<subgt;1?m</subgt;Fe<subgt;m</subgt;Cl<subgt;6?x?y</subgt;Br<subgt;x</subgt;I<subgt;y</subgt;，且0＜m≤0.5；x＝0～6，y＝0～6，x+y≤6。本發(fā)明提出一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用，能夠提升正極極片與固態(tài)電解質(zhì)的界面穩(wěn)定性，提升鋰離子電池的穩(wěn)定性和循環(huán)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：余樂,李謙,呂文彬
受保護的技術(shù)使用者：株式會社AESC日本
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15