[发明专利]一种固态电池正极材料的包覆方法及正极材料、固态电池

说明书

为克服现有固态电池正极材料与固态电解质之间的界面不兼容的问题，本发明提供了一种固态电池正极材料的包覆方法，包括以下操作步骤：将包覆材料锂源、铝源、(钛源或锗源)、磷源溶于溶剂中，搅拌均匀，得到包覆材料前驱体溶液；将正极材料用载气悬浮于流化床反应器中；将包覆材料前驱体溶液雾化后通入流化床反应器中，并控制流化床反应器的温度在70～130℃，使包覆材料前驱体溶液吸附沉积于正极材料表面并同时蒸干溶剂，得到包覆材料前驱体包覆的正极材料；将包覆材料前驱体包覆的正极材料进行高温煅烧，得到具有LATP包覆层或LAGP包覆层的正极材料。本发明还提供一种由所述制备方法制备的正极材料和固态电池，改善了正极材料与固态电解质的界面兼容性。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及固态电池正极材料的包覆方法及正极材料、固态电池。

背景技术

传统锂离子电池面临着越来越多的安全性问题，易挥发易燃易爆的有机电解液是引起锂离子电池安全问题的主要因素。固态电池作为下一代的锂电池技术，在继承传统锂电池的优点基础上，具有安全性好和能量密度高等突出优势。正极材料的选择是影响固态锂电池能量密度的重要因素。

目前较多的固态锂电池体系多使用磷酸铁锂(LFP)正极，因为LFP正极与现有固态电解质具有较好的界面相容性，但现有锂离子电池层状正极材料如钴酸锂(LCO)、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂(NCM)等，存在与固态电解质匹配性差的问题。石榴石型氧化物电解质(如LLZTO)与全锂化层状正极材料的反应能为零，但在充电过程中，LLZTO会与半锂化正极之间发生反应。由于过渡金属的存在，有机电解质聚氧化乙烯(PEO)与层状正极材料之间也会发生反应，降低PEO电解质的可使用电化学窗口。这些均为层状正极材料在固态锂电池中应用的障碍，严重阻碍固态锂电池能量密度的提高。

因此，有必要提供一种能够解决与固态电解质之间的界面不兼容问题的正极材料和一种简单、低成本地制备该正极材料的方法。

发明内容

针对现有固态电池正极材料的制备方法得到的正极材料与固态电解质之间的界面不兼容的问题，本发明提供了一种固态电池正极材料的包覆方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

本发明提供了一种固态电池正极材料的包覆方法，包括以下操作步骤：

将包覆材料锂源、铝源、(钛源或锗源)、磷源溶于溶剂中，搅拌均匀，得到包覆材料前驱体溶液；

将正极材料用载气悬浮于流化床反应器中；

将所述包覆材料前驱体溶液雾化后通入所述流化床反应器中，并控制所述流化床反应器的温度在70～130℃，使所述包覆材料前驱体溶液吸附沉积于所述正极材料的表面并同时蒸干溶剂，得到包覆材料前驱体包覆的正极材料；

将所述包覆材料前驱体包覆的正极材料进行高温煅烧，得到具有LATP包覆层或LAGP包覆层的正极材料。

可选的，所述包覆材料的用量为所述正极材料的0.5～5wt％，所述LATP包覆层或LAGP包覆层的厚度为5nm～50nm。