含锂过渡金属氧化物包覆及掺杂的正极材料及其制备方法

文档序号:34281122发布日期:2023-05-27 14:43阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种含锂过渡金属氧化物包覆及掺杂的正极材料,其特征在于,包括内核正极活性材料和外壳含锂过渡金属氧化物包覆层,同时,过渡金属在制备过程中掺杂到正极活性材料的基体中。

2.根据权利要求1所述的含锂过渡金属氧化物包覆及掺杂的正极材料,其特征在于,所述包覆层为含锂过渡金属氧化物li-tm-o、li-tm-o与li2o的混合物、li-tm-o与li2co3的混合物中的至少一种,

3.根据权利要求1所述的含锂过渡金属氧化物包覆及掺杂的正极材料,其特征在于,所述包覆层的厚度为2~50nm;掺杂元素的扩散深度为1~100nm;正极活性材料为粒径为2~20μm的单晶或多晶;包覆层的覆盖率在80%以上;当包覆层为li-tm-o与li2o或li-tm-o与li2co3的混合物时,li2o或li2co3的含量占li-tm-o质量的1%~20%。

4.根据权利要求1所述的含锂过渡金属氧化物包覆及掺杂的正极材料的制备方法,其特征在于,包括步骤如下:

5.根据权利要求4所述的含锂过渡金属氧化物包覆及掺杂的正极材料的制备方法,其特征在于,所述s1中正极活性材料的合成温度与包覆层材料的合成温度范围相差在0~100℃。

6.根据权利要求4所述的含锂过渡金属氧化物包覆及掺杂的正极材料的制备方法,其特征在于,所述s2中过渡金属氧化物源包括氧化钪、氧化钛、氧化钒、氧化铬、氧化铜、氧化锌、氧化钇、氧化锆、氧化铌、氧化钼、氧化镧、氧化铈、氧化镱、氧化铪、氧化钽和氧化钨中的至少一种;锂源包括碳酸锂、氧化锂、氢氧化锂、硝酸锂、草酸锂中的至少一种;

7.根据权利要求4所述的含锂过渡金属氧化物包覆及掺杂的正极材料的制备方法,其特征在于,所述乙醇溶剂的添加量为每公斤正极材料使用4~8l无水乙醇。

8.根据权利要求4所述的含锂过渡金属氧化物包覆及掺杂的正极材料的制备方法,其特征在于,所述s4中混合体2的烧结温度为700~1200℃,升温速率为1~10℃/min,烧结时间为8~18h,烧结气氛为氧气、空气或二氧化碳。

9.根据权利要求4所述的含锂过渡金属氧化物包覆及掺杂的正极材料的制备方法,其特征在于,所述s5中烧结体3的退火速率为5~10℃/min。

10.根据权利要求1所述的含锂过渡金属氧化物包覆及掺杂的正极材料,其特征在于,该正极材料作为全固态锂电池的正极,该正极材料在全固态锂离子电池中搭配使用的固态电解质为硫化物固态电解质,搭配使用的负极材料为锂金属、铟金属、锂金属合金、石墨、钛酸锂、硅和硅氧负极及其与碳的复合负极中的任一种。


技术总结
本发明提供一种含锂过渡金属氧化物包覆及掺杂的正极材料及其制备方法,属于全固态锂电池技术领域。该正极材料包括内核正极活性材料和外壳含锂过渡金属氧化物包覆层,同时,过渡金属在制备过程中掺杂到正极活性材料的基体。该正极材料制备时,先依据正极活性材料和包覆层材料各自的合成温度范围,选择性匹配,再通过调控烧结过程中锂源和过渡金属氧化物的比例,即原位获得成分及厚度可控、高覆盖率的包覆掺杂的正极材料。上述包覆层促进了全固态电池中正极材料与固态电解质界面处锂离子的传输,有效抑制界面副反应,减少了界面电阻。同时过渡金属掺杂减少了正极活性材料的锂镍混排程度,提高其结构稳定性。

技术研发人员:李平,史洁,马智慧
受保护的技术使用者:北京科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/12
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