[发明专利]双包覆正极材料、其制备方法、电池片及固态电池

说明书

本发明提供了一种双包覆正极材料、其制备方法、电池片及固态电池。该双包覆正极材料包括正极材料依次包覆在正极材料上的第一包覆层和第二包覆层，正极材料包括Li_aNi_xCo_yMn_1‑x‑yO₂，其中，0.3＜x＜0.9，0.1＜y＜0.35，且0.95＜a＜1.03，第一包覆层和第二包覆层不同，第一包覆层为LATP层或LNTO层，第二包覆层为LNTO层或LATP层。本申请双包覆正极材料中LATP以及LNTO两种包覆材料产生协同效应，包覆层与正极材料表面结合更牢靠，很好地缓解了界面副反应，进而减少了极化增大的问题；更大程度地减少界面层电势差，进而降低界面阻抗，减缓容量快速衰减以及副反应过多的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种双包覆正极材料、其制备方法、电池片及固态电池。

背景技术

目前，锂离子电池已经广泛应用于生活的方方面面，如3C电子产品、电动工具、电动汽车等领域。为解决里程问题，研究者们一直试图开发高能量密度的锂离子电池正极材料，如NCM811等，但是随着正极材料镍含量的提高，高镍正极材料在脱锂态下，结构不稳定，正极材料表面与电解液(或者固态电解质)之间存在界面副反应，从而使得正极材料循环性能变差、极化、内阻增加等问题。尤其对于固态电池，正极材料与固态电解质之间的界面副反应更多，因此产生越来越厚的固态副反应钝化层，这阻碍了锂离子传输，因此大量的改性实验被用于高镍正极材料，如：晶格掺杂、表层包覆、核壳结构生成等；其中锂离子导体材料被认为是固态电池用正极材料非常有效的包覆材料，如Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO₄)₃(LATP)、LiNbO₃等。该类锂离子导体包覆层不仅可以抑制与固态电解质的副反应，而且可以提高锂离子扩散系数。

但是，现有的固态电池用正极材料包覆试剂如Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO₄)₃(LATP)、LiNbO₃、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂O–ZrO₂等不足以显著改善正极材料与固体电解质界面较多的副反应以及固固界面接触问题；另外，LiNbO₃类包覆以湿法包覆为主，其存在制备周期长且包覆过程中需要用到有机类溶剂且难以量产化等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种双包覆正极材料、其制备方法、电池片及固态电池，以解决现有技术中的固态电池的界面副反应严重的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种双包覆正极材料，包括正极材料依次包覆在正极材料上的第一包覆层和第二包覆层，正极材料包括Li_aNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中，0.3＜x＜0.9，0.1＜y＜0.35，且0.95＜a＜1.03，第一包覆层和第二包覆层不同，第一包覆层为LATP层或LNTO层，第二包覆层为LNTO层或LATP层。

进一步地，上述LATP相对于正极材料的质量含量为0.2～5％，优选为0.3～1.0％，优选LNTO相对于正极材料的质量含量为0.2～5％，优选为0.2～0.5％。

进一步地，上述双包覆正极材料中，Al元素的质量含量为200～2000ppm，Ti元素的质量含量1000～10000ppm，Nb元素的质量含量为1200～12000ppm，Ta元素的质量含量为2400～24000ppm。