[发明专利]无机固态电解质包覆的高压正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及固态电池领域，具体涉及一种无机固态电解质包覆的高压正极材料及其制备方法和应用，所述无机固态电解质包覆的高压正极材料包括高压正极活性物质及包覆在所述高压正极活性物质表面的无机固态电解质，所述无机固态电解质为卤化物固态电解质Li_aMX_b。本发明的有益效果是：通过在高压正极活性物质表面原位包覆一层无机固态电解质，相比于传统的包覆材料例如二氧化锆，氧化铝等过渡金属氧化物及硫化物、聚合物固态电解质，所述无机固态电解质具有良好的电导率，且不会与高压正极活性物质发生副反应，提高了全电池性能；通过该方法得到的高压正极材料，与硫化物电解质匹配度高，用于全固态电池，其循环性能更加良好。

技术领域

本发明涉及固态电池领域，具体涉及一种无机固态电解质包覆的高压正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

全固态电池使用不可燃的固体电解质代替传统的有机易燃电解液，从根本上避免了安全问题，目前，固态电解质主要包括氧化物、硫化物、聚合物固态电解质，其中，氧化物固态电解质不惧水氧，具有较稳定的物理化学性质，但电导率较低。聚合物固态电解质由极性高分子和金属盐络合形成，具有良好的成膜性、可弯曲和高安全性能，但电导率较低，锂离子的迁移数较小，机械性能较差。硫化物固态电解质具有媲美于液态电解质溶液的离子电导率，电化学窗口宽，可适配高压正极材料，但由于硫化物固态电解质与高压正极活性物质有严重的副反应，影响全电池性能。

专利CN 109659507 A公开了一种钠离子超导体(NASICON结构)的固态电解质包覆的三元材料用于全固态电池的方法，该方法选用的此类型的无机固态电解质电导率在10^-6S.cm^-1～10^-2S.cm^-1，电导率过于低，包覆于正极材料表面，用于电解质材料为硫化物固态电解质的全固态电池中，对锂离子的传输速率会有影响，从而影响全电池性能。合成方法是现将合成无机固态电解质所需的原料通过磨砂机得到前驱体浆料，再与正极混合，再通过喷雾干燥的方式去除多余的容积，最后再烧结得到包覆的正极材料。此方法耗时长，且从商业化角度考虑，大大增加了其成本。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种正极材料，以解决现有技术中电导率低、机械性能差的问题，避免固态电解质与高压正极活性物质发生副反应，提高全电池的性能，并提供一种高效的合成方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有技术中固态电解质电导率低、机械性能差，易与高压正极活性物质发生副反应的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种无机固态电解质包覆的高压正极材料及其制备方法和应用。

一种无机固态电解质包覆的高压正极材料，所述无机固态电解质包覆的高压正极材料包括高压正极活性物质及包覆在所述高压正极活性物质表面的无机固态电解质，所述无机固态电解质为卤化物固态电解质Li_aMX_b。

在本发明的一个较佳实施方式中，所述卤化物固态电解质为Li_aMX_b，M选自Sc、Y、La～Lu、Al、Ga、In、Ti、V、Gr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Mg、Pb中的一种或者多种，X为F、Cl、Br、I中的一种或者多种。

在本发明的一个较佳实施方式中，所述高压正极活性物质为LiCoO₂、LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂、LiNi_xCo_yAl_1-x-yO₂、LiFe_xMn_1-xPO₄、LiNi_0.5Mn_1.5O₄中的一种或两种以上的混合物，其中，0x1，0y1且x+y1。