[发明专利]锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和全固态锂电池

说明书

本公开涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和全固态锂电池。该正极材料包括核壳结构复合材料，核壳结构复合材料包括核材料、内壳材料和外壳材料，核材料包括正极活性物质，内壳材料为含有氟的正极活性物质，外壳材料包括氟氧化物。本公开的锂离子电池正极材料具有氟化层作为内壳及氟氧化物作为外壳，形成的两层壳体包覆的核壳结构使得包覆结构稳定，可避免正极材料与固态电解质之间发生界面反应或元素扩散，同时减少了正极材料与包覆物之间的元素扩散，从而极大地优化了正极材料的界面。本公开的制备正极材料的方法能够一步完成包覆和氟化，包覆温度低，操作简单可行，进一步降低了元素互渗的情况，优化了正极材料界面。

技术领域

本公开涉及全固态锂电池领域，具体地，涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和全固态锂电池。

背景技术

全固态锂电池的正极材料与固态电解质界面易发生元素扩散现象，导致电池性能降低。现有技术多是对正极材料进行包覆，从而改善正极与固态电解质之间的界面，常用的包覆物有Li₄Ti₅O₁₂、Al₂O₃、LiNbO₃等。但是单一包覆对正极材料带来的性能提升有限，也无法解决正极材料与包覆物之间的界面扩散问题。

发明内容

本公开的目的是为了解决现有的氧化物包覆正极材料对界面性能改善有限，提供一种锂离子电池正极材料，该正极材料表面稳定、界面元素扩散现象少。

本公开的发明人通过研究发现，正极活性物质外依次包覆含有氟的氟化层和氟氧化物层，形成的具有两层壳体的核壳结构的复合材料能够在正极材料与固体电解质之间提供一个有效的隔离层结构，进一步避免正极材料与固体电解质的元素扩散，从而解决由于界面元素扩散带来的界面阻抗升高和电池寿命下降的问题。

本公开第一方面提供一种锂离子电池正极材料，该正极材料包括核壳结构复合材料，所述核壳结构复合材料包括核材料、内壳材料和外壳材料，所述核材料包括正极活性物质，所述内壳材料为含有氟的所述正极活性物质，所述外壳材料包括氟氧化物。

可选地，所述核壳结构复合材料的平均粒径为100nm～500μm。

可选地，以正极材料的总质量为基准，所述内壳材料的含量为0.1～50％；所述外壳材料的含量为0.1～50％。

可选地，所述核壳结构复合材料的内壳厚度为1nm～5μm，所述核壳结构复合材料的外壳厚度为1nm～5μm。

可选地，所述氟氧化物选自金属氟氧化物，所述金属氟氧化物中的金属为Fe、Ti、V、Bi、Zr、Nb、Ag、Cr、Mn、Co、Ni和Zn中的至少一种。

可选地，含有氟的正极活性物质为通过将正极活性物质的表面进行氟化处理得到。

可选地，所述含有氟的正极活性物质由表面向颗粒内部氟的含量减少。

可选地，所述核壳结构复合材料的内壳将所述核壳结构复合材料的核与外壳完全隔离。