[发明专利]正极活性材料及其制备方法以及包含它的全固态锂电池

说明书

本发明公开了一种正极活性材料及其制备方法以及包含它的全固态锂电池，正极活性材料的制备方法包括合成正极前驱体、制备正极活性物质及对正极活性物质进行包覆处理；包覆处理包括在真空状态下对正极活性物质进行分散；将包覆溶液喷涂到正极活性物质上；在湿润状态下对喷涂后的正极活性物质进行常温搅拌；升温干燥后得到被包覆的正极活性材料；其中，包覆溶液包括以乙醇锂、五氧化二铌为原料制备而成的铌酸锂。采用本发明制备方法制得的正极活性材料在应用到全固态电池中时，能降低正极活性物质与硫化物系固态电解质的反应，从而改善全固态电池的性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极活性材料及其制备方法以及包含它的全固态锂电池。

背景技术

全固态电池是用固体电解质代替液体电解液的电池系统。由于全固态电池采用具有高导电性和阻燃性的材料，因而能够实现电池的高能量和高输出密度，且由于锂离子是在不易燃烧的固体电解质中移动的，因此，固态电池相较于常规使用电解液的电池来说，安全性更高，且蓄电量、输出功率也更大。

目前，全固态电池可根据固态电解质的原料分为氧化物系全固态电池、高分子系全固态电池和硫化物系全固态电池。其中，硫化物系全固态电池的锂离子传导率优于其他系列电池，但与现有的液态电解质电池相比，硫化物系固态电解质离子传导率低，正极、负极、固体电解质之间的电阻高，且寿命和功率均有所下降。

究其原因，是由于正极活性物质和硫化物系固态电解质会在界面互相反应形成阻止全固态电池运作的电阻物质，进而导致全固态电池的首效容量降低，可逆效率也降低。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种正极活性材料及其制备方法以及包含它的全固态锂电池，能降低正极活性材料与硫化物系固态电解质的反应，从而改善全固态电池的性能。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案之一是：一种正极活性材料的制备方法，包括合成正极前驱体、制备正极活性物质及对正极活性物质进行包覆处理；

包覆处理包括：在真空状态下对正极活性物质进行分散；将包覆溶液喷涂到正极活性物质上；在湿润状态下对喷涂后的正极活性物质进行常温搅拌；升温干燥后得到被包覆的正极活性材料；

其中，包覆溶液包括以乙醇锂、五氧化二铌为原料制备而成的铌酸锂。

本发明的有益效果在于：

1、通过对正极活性物质进行包覆处理能改善正极活性物质的化学性能；通过包覆溶液中的铌酸锂，能在正极活性物质表面包覆上铌酸锂，利用铌酸锂的低反应性以降低硫化物系固态电解质与正极活性物质之间的界面反应，进而降低电阻物质的产生，改善全固态电池的性能；

2、在包覆处理时，首先通过对正极活性物质的分散，能减少正极活性物质的团聚现象，进而保证后续包覆的均匀性；再通过喷涂的方式使得包覆溶液能在一定压力作用下涂覆到正极活性物质上，以增强包覆的稳定性；但喷涂容易造成正极活性物质表面喷涂不均匀的问题，因此，再通过对喷涂后的正极活性物质进行常温搅拌，以使得正极活性物质与包覆溶液混合地更加均匀，以提高正极活性物质表面的包覆均匀性；最后通过升温干燥以去除残留的包覆溶液，降低被包覆的正极活性材料的含湿量；

3、在包覆处理时，采用包覆溶液对正极活性物质进行湿法包覆，能有效提高铌酸锂在正极活性物质表面的包覆均匀性，进而提高包覆效率；

4、采用容易获得的乙醇锂、五氧化二铌作为原料，通过两者的水解反应以生成所需的铌酸锂，在降低生产难度的同时，简化了生产工艺。

进一步来说，铌酸锂的制备包括：将一定分量的乙醇锂、五氧化二铌在有机溶剂下进行搅拌反应，并将反应温度控制在50-80℃，反应时长控制在12-36h；再经后处理后即得铌酸锂。将乙醇锂、五氧化二铌在有机溶剂作用下能进行水解反应，以生成铌酸锂；再通过对反应温度及时长的控制能使得乙醇锂、五氧化二铌之间能充分反应，提高得率。