[发明专利]一种全固态锂离子电池正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种全固态锂离子电池正极材料，其特征在于，所述全固态锂离子电池正极材料包括电极材料主体，以及包覆在所述电极材料主体外层的包覆层，所述包覆层的材料为Li_1+xNb_1-xTi_xO₃(其中0.1≤x0.8)，且所述包覆层中Ti元素和Nb元素在所述包覆层中位置发生偏析，其中Ti元素位于靠近所述电极材料主体一侧，而Nb元素位于远离所述电极材料主体一侧；基于所述全固态锂离子电池正极材料总重量，外层的所述包覆层在干燥的凝胶中的质量为0.25-2wt％，所述包覆层的厚度为2-20nm。

2.根据权利要求1所述的全固态锂离子电池正极材料，其特征在于，所述全固态锂离子电池氧化物正极材料为钴酸锂LiCoO₂。

3.一种权利要求1所述的全固态锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按计量比将锂源、铌源、钛源加入有机醇溶液中溶解，持续搅拌，并加入电极材料主体后，继续搅拌，形成溶胶；

(2)将步骤(1)中所得的溶胶在恒温真空下搅拌蒸发溶剂有机醇，干燥后形成凝胶；和

(3)将步骤(2)中所得的凝胶恒温煅烧，随炉冷却后得到全固态锂离子电池正极材料前体；

(4)将步骤(3)中所得的全固态锂离子电池正极材料前体在第一电压循充放电过程中激活，以发生Ti元素和Nb元素偏析，得到全固态锂离子电池正极材料。

4.根据权利要求1所述全固态锂离子电池正极材料包覆方法，其特征在于，步骤(1)中，所述锂源选自锂金属或有机锂，所述有机锂包括乙醇锂、异丙醇锂或叔丁基锂等烷基锂，所述铌源选自有机铌或NbCl₅，所述有机铌包括乙醇铌，所述钛源选自有机钛，所述有机钛包括钛酸异丙酯、钛酸四乙酯或钛酸正丁酯；所述有机醇选自乙醇、丙醇或乙二醇中的一种；步骤(1)在充满氩气氛围进行，总搅拌时间为1-24h；锂源、铌源、钛源、有机醇的摩尔量之比(1-5)：(0.1-0.9)：(0.1-0.8)：(200-5000)。

5.根据权利要求1所述全固态锂离子电池正极材料包覆方法，其特征在于，步骤(2)中在40-120℃高温真空下搅拌蒸发溶剂，搅拌时间为10-48h。

6.根据权利要求1所述全固态锂离子电池正极材料包覆方法，其特征在于，步骤(3)中，在氧气流氛围下恒温煅烧，煅烧过程中升温速率为1-5℃/min，煅烧温度为300-700℃，煅烧时间为2-8h。

7.根据权利要求1所述全固态锂离子电池正极材料包覆方法，其特征在于，步骤(4)中，所述第一电压为大于等于4.5V的电压，激活时间为0.5-48h。

8.一种权利要求1-2所述的全固态锂离子电池正极材料用于硫化物全固态锂离子电池的应用，其特征在于，所组装的电池在-20～80℃的宽温域及2～4.5V的高电压区间内工作。

9.一种提高高电压工作区间下全固态锂离子电池性能的方法，其特征在于，使用权利要求1-2所述的全固态锂离子电池正极材料作为电池的正极材料，以提高全固态锂离子电池在2～4.5V的高电压工作区间下的比容量和循环性能。

10.一种提高宽温域工作区间下全固态锂离子电池性能的方法，其特征在于，使用权利要求1-2所述的全固态锂离子电池正极材料作为电池的正极材料，以提高全固态锂离子电池在-20～80℃的宽温域工作区间下的比容量和循环性能。