[发明专利]一种原位功能性包覆的正极材料及其制备方法和全固态锂电池

权利要求书

1.一种原位功能性包覆的正极材料，其特征在于：该正极材料包括正极活性材料和原位生成在所述正极活性材料表面的功能性包覆层，所述包覆层具有Li⁺传输功能、良好的双向界面兼容性和结构稳定性，所述功能性包覆层是由合成正极材料时添加的过量锂盐原位生成；

所述功能性包覆层包括以下特征：

（1）所述功能性包覆层的成分为Li₂O、Li₂CO₃或Li₂O 和 Li₂CO₃；

（2）所述功能性包覆层的厚度为1~100 nm；

（3）所述功能性包覆层具有氧空位，增加了其Li⁺传输功能；

当所述功能性包覆层的成分为Li₂O或Li₂CO₃时，所述的原位功能性包覆的正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将正极活性材料的前驱体与过量的锂盐均匀混合，在700~800 ℃下烧结10~20 h，合成表面带有原位生成功能性包覆层的正极材料；所述锂盐为LiOH•H₂O、Li₂CO₃中的一种或多种，所述烧结气氛为氧气、空气或二氧化碳气体；

（2）将步骤（1）所得的产物进一步高温烧结热处理，使表面的包覆层产生氧空位，增加其Li⁺传输的功能；所述高温烧结温度为800~1300 ℃，所述烧结气氛为氧气、空气或二氧化碳气体；

当所述功能性包覆层的成分为Li₂O和Li₂CO₃时，所述的原位功能性包覆的正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将正极活性材料的前驱体与过量的锂盐均匀混合，在700~800 ℃下烧结10~20 h，合成表面带有原位生成功能性包覆层的正极材料；所述锂盐为LiOH•H₂O；所述烧结气氛为氧气；

（2）将步骤（1）所得的产物进一步高温烧结热处理，使表面的包覆层产生氧空位，增加其Li⁺传输的功能；所述高温烧结温度为800~1300 ℃；所述烧结气氛为氧气、空气或二氧化碳气体；

（3）将步骤（2）所得的产物进一步低温烧结热处理，形成两种成分的复合包覆层，增加正极活性材料的结构稳定性；所述低温烧结温度为150~600 ℃；所述烧结气氛为二氧化碳气体。

2.根据权利要求1所述的原位功能性包覆的正极材料，其特征在于，所述功能性包覆层的厚度为2~20 nm。

3.根据权利要求1所述的原位功能性包覆的正极材料，其特征在于，正极活性材料包括以下特征：

（1）所述正极活性材料选自LiFePO₄、LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_xCo_yM_1-x-yO₂中的一种或几种，其中M为Mn、Al、Mg、Ga、Cr、Cu、Zn、Mo中的至少一种，其中，0 ≤ x 1，0 ≤ y 1；

（2）所述正极活性材料的粒径为3~20 μm；

（3）所述正极活性材料为单晶或多晶。