[发明专利]一种全固态锂电池正极的制备方法

说明书

本发明公开了一种全固态锂电池正极的制备方法，所述方法包括如下步骤：（1）对FeS₂进行球磨；（2）将步骤（1）球磨后的FeS₂与硫化物固态电解质原料依次加入无水乙腈溶液中，得到混合溶液；（3）将步骤（2）所得的混合溶液置于磁力搅拌器上搅拌；（4）将步骤（3）得到的混合溶液烘干；（5）将步骤（4）所得的混合粉体置于管式烧结炉中，在氩气气氛下进行热处理，即得正极活性物质FeS₂@LPS；（6）将步骤（5）所得正极活性物质FeS₂@LPS与硫化物固态电解质、导电剂研磨混合，即得到全固态电池正极。本发明制备方法简单，并且活性物质材料FeS₂来源广泛，成本较低，适合大规模制备，具有实用价值。

技术领域

本发明属于电池材料制备技术领域，涉及一种全固态锂电池正极的制备方法。

背景技术

随着锂离子电池在笔记本电脑、通讯和消费性电子产品等多个领域的大规模应用，锂离子电池自燃甚至爆炸的事故层出不穷。原因在于，传统锂离子电池采用有机液态电解质，普遍存在泄漏和易燃的风险，故电池的安全性亟待提升。全固态电池是一类采用固态电解质取代传统液态电解质的新型高安全性电池，电池内部各部分均为固态，可以从根本上解决液态电池的安全性问题。此外，由于固态电解质本身具有一定的机械强度，能在一定程度上抑制锂枝晶的生长，推进锂金属负极的应用，提高电池的能量密度。全固态锂电池以其高安全性、高能量密度、宽电化学窗口、宽温度范围、易于装配等多项优点，符合动力和储能领域对电池发展的方向，是未来锂电池技术发展的必然趋势。

固态电解质通常分为有机聚合物电解质和无机物电解质，其中无机物里又包括氧化物和硫化物。在几类固态电解质中，硫化物固态电解质的离子电导率最高，晶界电阻小，机械性能好，通过简单的冷压即可成型。因此，近年来硫化物电解质广受国内外研究者的关注与重视。但是，与其他固态电解质类似，硫化物固态电解质同样面临着固-固界面接触不良的问题。在全固态锂电池正极侧，电化学反应发生在“活性物质/固态电解质/导电剂”构成的离子/电子通路的三相固-固界面，该界面的性质将直接影响电池的整体性能的发挥，因此，设计和制备正极显得尤为重要。

发明内容

为了解决全固态电池正极内部“活性物质/固态电解质/导电剂”三相固-固界面接触不良的问题，本发明提供了一种全固态锂电池正极的制备方法。该方法制备的正极具有良好的离子/电子通路，能够提升固态电池的电化学性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种全固态锂电池正极的制备方法，包括如下步骤：

（1）对FeS₂进行球磨，其中：所述球磨时间为0.5~4h（优选1~3h），球磨转数为200~600r/min（优选300~500 r/min）；

（2）将步骤（1）球磨后的FeS₂与硫化物固态电解质原料Li₂S、P₂S₅依次加入无水乙腈溶液中，得到混合溶液，其中：所述FeS₂和硫化物固态电解质的质量百分比为80~90%：10~20%；所述硫化物固态电解质为80Li₂S-20P₂S₅、75Li₂S-25P₂S₅、70Li₂S-30P₂S₅的一种；所述混合溶液的固含量为1~5%；

（3）将步骤（2）所得的混合溶液置于磁力搅拌器上搅拌，其中：所述磁力搅拌温度为40~60℃（优选45~55℃），磁力搅拌时间为15~30h（优选20~25h）；

（4）将步骤（3）得到的混合溶液烘干，其中：所述烘干温度为40~100℃（优选60~80℃），烘干时间为12~48h（优选24~36h）；