[发明专利]正极材料及其制备方法、正极片、电池及用电装置

说明书

本申请涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种正极材料及其制备方法、正极片、电池及用电装置。正极材料包括正极材料及包覆于正极材料表面的包覆层，形成包覆层的材料包括固态电解质和烧结助剂；其中，固态电解质的分子式为Li_1+xAl_xTi_2‑x(PO₄)₃，0.1≤x≤1.5。上述正极材料中LATP可以均匀致密的包覆正极材料，且正极材料的电化学性能得以显著提升。

技术领域

本申请涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种正极材料及其制备方法、正极片、电池及用电装置。

背景技术

目前电动汽车的长续航和快速充电需要高性能的锂离子电池来实现，而正极材料是其中最重要的组件之一。但正极材料在长循环过程中容易开裂，与电解质之间存在持续的副反应，会严重损害电池的循环寿命和存储性能。通过对正极材料进行表面包覆可以减小应力，增加液体电解质的润湿性并降低界面电荷转移阻力，减少副反应的发生，从而能够有效的优化正极材料。

NASICON型锂离子导体Li_1+xAl_xTi_2-x(PO4)₃(LATP)是迄今发现的氧化物锂离子导体中室温导电率最高的电解质之一，吸引了研究人员的大量关注，并被广泛应用于对正极材料表面包覆改性。然而，目前包覆LATP所采用的方法多为固相烧结或湿法包覆，但是在进行固相烧结时所需的烧结温度较高，且在包覆前需要将LATP研磨成细小颗粒，工序繁多，成本高；湿法包覆在沉淀工艺过程中需要控制参数较多，且会产生大量的工业废水，造成环境污染的同时也会导致成本的提高。而且无论固相烧结还是湿法包覆制得的正极材料的电化学性能仍存在不理想的方面。

发明内容

基于此，有必要提供能够提高LATP的包覆效果及正极材料电化学性能的正极材料及其制备方法、正极片、电池及用电装置。

本申请一方面，提供一种正极材料，其包括正极材料基体及包覆于所述正极材料基体表面的包覆层，形成所述包覆层的材料包括固态电解质和烧结助剂；其中，所述固态电解质的分子式为Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃，0.1≤x≤1.5。

在其中一个实施例中，所述烧结助剂包括偏硼酸锂、四硼酸锂、硼酸锂、二草酸硼酸锂、硼酸和氧化硼中的一种或多种。

可选地，所述烧结助剂的比表面积为50～500m²/g。

在其中一个实施例中，所述固态电解质和所述正极材料基体的质量比为(0.01～10):100。

在其中一个实施例中，所述固态电解质和所述烧结助剂的质量比为100:(0.1～50)。

本申请一方面，还提供一种如上述所述的正极材料的制备方法，其包括以下步骤：

将所述正极材料基体、所述固态电解质及所述烧结助剂混合，烧结；其中，所述固态电解质的分子式为Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃，0.1≤x≤1.5。

在其中一个实施例中，所述烧结的工艺条件包括：

在压力为0～30Pa的含氧气气氛下，以2～5℃/min的升温速率升温至200℃～600℃，保温2～10h。

在其中一个实施例中，所述固态电解质是采用包括如下步骤的制备方法制得的：

将预设质量比的锂源、铝源、钛源和磷源混合，烧结。

在其中一个实施例中，所述固态电解质和所述烧结助剂原位包覆于所述正极材料基体的表面，所述原位包覆的具体步骤包括：