[发明专利]一种固态电解质包覆正极材料的复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固态电解质包覆正极材料的复合材料及其制备方法。所述复合材料为壳层包覆内核的核壳结构，所述壳层为固态电解质，所述内核为正极材料。所述复合材料的制备方法包括：1)按照元素的离子比例称取制备固态电解质的反应原料，混合后进行砂磨，得到砂磨浆料；2)将砂磨浆料和正极材料混合，得到喷雾前驱体浆料；3)喷雾干燥，得到烧结前驱体；4)烧结，得到固态电解质包覆正极材料的复合材料。本发明所述固态电解质包覆正极材料的稳定性好，而且能显著提升正极材料的倍率性能和循环性能。所述方法工艺简单高效，原料成本低廉，能耗低和环境友好的优点，便于工业化的生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，涉及一种固态电解质包覆正极材料的复合材料及其制备方法，尤其涉及一种固态电解质原位包覆三元正极材料的复合材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因具有工作电压高、循环使用寿命长、无记忆效应、自放电小、环境友好等优点，已被广泛应用于便携式电子产品和电动汽车中。目前，传统的锂离子电池正极材料，例如钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂，由于其在安全性、成本、实际电芯能量密度等方面无法兼顾，无法满足未来锂离子电池对高安全性、成本及高能量密度的需求。三元材料(NCM)具有价格低廉，比容量高，低温性能优异的特点，因此三元材料具有很好的应用前景。但是，三元材料的高PH值，高温结构不稳定，首次库伦效率低等缺点影响了三元材料的进一步应用。

分析认为，三元材料的高PH值，主要来源于多余的锂盐在高温煅烧后的产物，主要是锂的氧化物，与空气中的H₂O和CO₂反应，再次生成LiOH和Li₂CO₃，残留在材料的表面，使材料的PH值升高；此外，残留的锂盐不仅电化学活性较大，导致首次库伦效率低；而且因碳酸锂等在高电压下分解导致电池充放电过程中电池的产气现象。另外，三元材料在充放电过程中会与有机电解质中的HF发生副反应，造成Ni的溶解，从而影响其电化学性能。因此，采用表面包覆三元材料，能够有效的提升材料的结构稳定性，降低表面活性，从而提升三元材料的化学及电化学稳定性。

专利CN106299320A公开了一种二氧化钛包覆NCM三元材料制备正极材料的方法及锂离子电池，虽然，采用有机钛源，可以均匀地包覆在NCM的表面，但是所需要的有机溶剂给生产成本以及环境污染带来了很大的压力，况且表面的二氧化钛是电化学惰性的，锂离子电导率差，会牺牲材料的一部分电化学性能。

专利CN103682318A与CN104201366A是利用LFP的高安全性能，在匀浆过程中将磷酸铁锂(LFP)与NMC复配，除存在物料均匀性问题外，因LFP能量密度低于NMC，导致复配后混合电极的能量密度降低，即性能的改善是以牺牲能量密度为代价的。

因此，开发一种简单、高效地制备电化学性能优异的三元材料的方法是锂离子电池领域的技术难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种固态电解质包覆正极材料的复合材料及其制备方法，尤其涉及一种固态电解质原位包覆三元正极材料的复合材料及其制备方法，本发明所述固态电解质包覆正极材料的稳定性好，而且能显著提升正极材料的倍率性能和循环性能。所述方法具有简单、高效、原料成本低廉，低耗能和环境友好的优点，易于工业化。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种固态电解质包覆正极材料的复合材料，所述复合材料为壳层包覆内核的核壳结构，所述壳层为固态电解质，所述内核为正极材料。

本发明的复合材料中，固态电解质原位包覆在正极材料的表面，形成核壳结构。