[发明专利]一种高稳定型固态电池正极及其制备方法

说明书

一种高稳定型固态电池正极及其制备方法，属于全固态锂电池技术领域，具体方案如下：一种高稳定型固态电池正极，包括正极活性物质、导电剂和粘结剂，所述正极活性物质和导电剂均被五氧化二钽包覆。本发明中，五氧化二钽具有较高的离子电导率和较低的电子电导率，作为包覆层会促进Li⁺的传输，通过在导电剂和正极活性物质表面包覆一层五氧化二钽，阻断了正极活性物质、导电剂和PEO基固态电解质的直接接触，从而缓解了PEO在高电压下被正极活性物质的氧化分解，也缓解了导电剂对PEO电解质的催化分解，形成了高稳定型的正极极片，提高了固态电池的综合性能。

技术领域

本发明涉及全固态锂电池技术领域，具体涉及一种高稳定型固态电池正极及其制备方法。

背景技术

化石燃料的快速消耗导致了能源危机和日益严重的环境污染，开发清洁和可再生的能源可以减少对于化石能源的依赖。在各种能量存储和转换设备中，锂离子电池因具有环境友好，无记忆效应，循环性能稳定等特点，成为主要储能设备。但近期搭载液态锂离子电池的电动汽车事故频发，引起了人们对于电池安全性的关注。相比之下，固态电池具有更高的能量密度和更高的安全性，有望应用于电动汽车和大型储能系统中。

2011年，法国博洛雷公司推出了搭载聚合物基固态电池的电动汽车。然而，其采用磷酸铁锂正极，聚氧化乙烯(PEO)基固态电解质，锂金属负极的电池组能量密度仅为100Wh/Kg，在能量方面并无任何优势。

在PEO基固态电解质体系中，想要提升电池组的能量密度，必须选择高压正极材料，比如高镍三元材料，但PEO与高压正极材料搭配时，充电态的正极活性材料颗粒具有氧化能力，会使PEO电解质分解。并且由于高压正极材料电子导电性较差，正极极片中必须加入较多比例的导电剂，但导电剂与PEO直接接触时，也会进一步催化分解PEO，以上两点影响了PEO基聚合物固态电池的进一步发展。

发明内容

本发明的第一个目的是为了避免高压正极材料和导电剂直接与PEO基固态电解质接触时催化PEO分解，提供一种高稳定型固态电池正极；

本发明的第二个目的是提供一种高稳定型固态电池正极的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种高稳定型固态电池正极，包括正极活性物质、导电剂和粘结剂，所述正极活性物质和导电剂均被五氧化二钽包覆。

进一步的，所述正极活性物质占正极总质量的比例为50-95％，导电剂占正极总质量的比例为2-25％，粘结剂占正极总质量的比例为2-25％，所述五氧化二钽占正极总质量的1％-3％。

进一步的，所述正极活性物质包括LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂、钴酸锂，锰酸锂中的一种，所述导电剂包括乙炔黑、Super P中的一种，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。

所述的高稳定型固态电池正极的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将正极活性物质和导电剂在研钵中充分研磨、混合，得到混合物A；

步骤二、将步骤一得到的混合物A与五氧化二钽分散在有机溶剂Ⅰ中，加热搅拌，直至有机溶剂完全挥发，五氧化二钽均匀分散在混合物的表面得到混合物B；

步骤三、将混合物B在惰性气体氛围下进行管式炉煅烧，得到有五氧化二钽包覆层的正极活性物质和导电剂的混合物C。

步骤四、将混合物C、粘结剂加入到有机溶剂Ⅱ中，经搅拌、涂布、干燥、冲切、辊压，得到高稳定型固态电池正极。