[发明专利]用于固态锂离子电池的正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了用于固态锂离子电池的正极材料及其制备方法。该正极材料包括：正极材料内核；以及包覆层，所述包覆层包覆在所述正极材料内核的至少一部分外表面，所述包覆层包括聚合物、导电材料和金属盐。该正极材料通过采用包覆层，具有优异的稳定性和离子、电子传导性能，且制备成本低，与常见的固态电解质具有很好的相容性。

技术领域

本发明涉及电化学领域，特别涉及一种用于固态锂离子电池的正极材料及其制备方法。

背景技术

全固态锂离子电池采用固态电解质替代传统有机液态电解液，可以降低热失控风险，进而增加电池的安全和循环稳定性，是电动汽车和规模化储能理想的化学电源。其关键技术主要包括制备高室温电导率和电化学稳定性的固态电解质以及适用于全固态锂离子电池的高能量电极材料、改善电极/固态电解质界面相容性。

采用固态电解质取代液态电解质在一定程度上降低了正极材料储能容量。例如，大多数已知的固态电解质都存在严重的界面问题，比如电解质容易降解、正极与正极电解质间阻抗高等。开发固态电池最大的挑战在于如果解决正极材料与固态电解质界面接触不良、以及因此而产生的高阻抗(SSEs)问题。由此，现有的固态锂离子电池仍有待改进。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于固态锂离子电池的正极材料及其制备方法。该正极材料通过采用包覆层，具有优异的稳定性和离子、电子传导性能，且制备成本低，与常见的固态电解质具有很好的相容性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种用于固态锂离子电池的正极材料。根据本发明的实施例，该正极材料包括：正极材料内核；以及包覆层，所述包覆层包覆在所述正极材料内核的至少一部分外表面，所述包覆层包括聚合物、导电材料和金属盐。

相对于现有技术，本发明上述实施例的电解液具有以下优势：

根据本发明实施例的用于固态锂离子电池的正极材料，其正极材料内核可以采用现有的常规正极材料颗粒，通过在正极材料内核外包裹包覆层，可以有效地阻止正极与电解质间电阻层的形成，从而有效地降低正极的界面阻抗，进而提高采用该正极的固态锂离子电池的性能。另外，该正极材料在宽温域下具有优异的稳定性，以及优异的稳定性和离子、电子传导性能，且制备成本低，与常见的固态电解质具有很好的相容性。

进一步的，所述正极材料内核包括选自镍钴锰三元正极材料、LiFePO₄、LiMn₂O₄、Li₃MnO₃和Li₃MnO₄中的至少之一。

进一步的，所述聚合物包括选自聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚环氧乙烷(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚己内酯(PCL)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚氯乙烯(PVC)和纤维素中的至少之一。

进一步的，所述导电材料包括选自炭黑(carbon black)、碳纳米管(carbonnanotube)、碳纳米纤维(carbon nano fiber)、石墨(graphite)、石墨烯(graphene)和乙炔黑(acetyleneblack)中的至少之一。

进一步的，所述金属盐包括选自四氟硼酸锂(LiBF₄)、高氯酸锂(LiClO₄)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(LiTFSI)、三氟甲磺酰锂(LiTf)和(三氟甲基磺酰基)-(正全氟丁基磺酰)亚胺锂(LiTNFSI)中的至少之一。

进一步的，所述包覆层中，所述聚合物与所述金属盐的质量比为1:(0.5～1.5)，所述导电材料含量为所述聚合物质量的2～8％。