一种固态锂离子电池用正极复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种固态锂离子电池用正极复合材料，所述正极复合材料是M元素掺杂的正极活性物基体以及包覆在所述基体表面并含有所述M元素的包覆层组成，其中所述包覆层化学式为Li1+xMxTi2‑x(PO4)3，掺杂元素M为Ga、Sc、In、Y、Ce、Co、La、Cr、Mo、Mn、Fe、Hf、Zr、W、Nb、Sm、Al中的至少一种。本发明专利技术的正极复合材料在全固态锂离子电池中呈现界面稳定性良好、阻抗低、离子传导能力强、电化学性能优异的特点。

A cathode composite material for solid-state lithium-ion batteries and its preparation method

The invention discloses a cathode composite material for solid-state lithium ion batteries. The cathode composite material is a matrix of M element doped cathode active substance and a coating layer covering the surface of the matrix and containing the M element. The chemical formula of the coating layer is Li1+xMxTi2(PO4)3, and the doping element M is Ga, Sc, In, Y, Ce, Co, La, Cr, Mo, Mn, Fe, Hf, Zr, W, PO4)3. At least one of Nb, Sm and Al. The cathode composite material of the invention has the characteristics of good interfacial stability, low impedance, strong ion conductivity and excellent electrochemical performance in all solid-state lithium ion batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种固态锂离子电池用正极复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种固态锂离子电池用正极复合材料及其制备方法，属于化学电池领域。
技术介绍
随着电子科技、智能电网等行业的快速发展，高能量密度和高安全性锂离子电池成为当前市场的迫切需求。全固态锂离子电池采用固态电解质，不必担心电解液泄露，保证了电池的安全性；同时，固态电解质具有较高的硬度及强度，可以有效阻止锂枝晶刺穿隔膜，使金属锂负极的使用成为可能，进而利于电池能量密度的提高。然而，正极材料与固态电解质的界面稳定性差、阻抗高，是导致固态锂离子电池容量衰减、循环性差的重要因素之一；尤其是在硫化物固态电解质体系中，氧化物正极与硫化物固态电解质界面存在高的电阻层，即空间电荷层，且高温时界面稳定性差，大大降低界面处离子传导能力，从而对电池性能产生不利影响。专利技术专利CN106099050公开了将铌酸锂作为正极活性物涂层抑制高温时正极材料与硫化物的固态电解质反应，然而铌盐价格昂贵、生产成本高，不利于商业推广。专利技术专利CN103633329采用脉冲激光沉积的方法，在正极活性材料表面包覆锂的金属氧化物，得到包覆改性的正极材料；该专利改善了电极与无机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态锂离子电池用正极复合材料，其特征在于：该正极复合材料包括M元素掺杂正极活性物基体及所述基体表面含有相同掺杂元素M的包覆层，所述正极活性物基体为的镍钴锰酸锂（化学式为LiNi1‑a‑b‑cCoaMnbMcO2）、镍钴铝酸锂（化学式为LiNi1‑d‑e‑fCodAleMfO2）、钴酸锂（化学式为LiCo1‑hMhO2）中的任意一种，其中M为Ga、Sc、In、Y、Ce、Co、La、Cr、Mo、Mn、Fe、Hf、Zr、W、Nb、Sm、Al中至少一种元素；所述包覆层的化学式为Li1+xMxTi2‑x(PO4)3，其中0.01≤x≤0.5，M为Ga、Sc、In、Y、Ce、Co、La、Cr、Mo...

【技术特征摘要】
1.一种固态锂离子电池用正极复合材料，其特征在于：该正极复合材料包括M元素掺杂正极活性物基体及所述基体表面含有相同掺杂元素M的包覆层，所述正极活性物基体为的镍钴锰酸锂（化学式为LiNi1-a-b-cCoaMnbMcO2）、镍钴铝酸锂（化学式为LiNi1-d-e-fCodAleMfO2）、钴酸锂（化学式为LiCo1-hMhO2）中的任意一种，其中M为Ga、Sc、In、Y、Ce、Co、La、Cr、Mo、Mn、Fe、Hf、Zr、W、Nb、Sm、Al中至少一种元素；所述包覆层的化学式为Li1+xMxTi2-x(PO4)3，其中0.01≤x≤0.5，M为Ga、Sc、In、Y、Ce、Co、La、Cr、Mo、Mn、Fe、Hf、Zr、W、Nb、Sm、Al中至少一种元素；包覆层厚度为0.1～500nm，包覆层重量占基体重量的0.01%～10%。2.根据权利要求1所述的固态锂离子电池用正极复合材料，其特征在于所述正极复合材料的平均粒径D50为2～30μm。3.一种固态锂离子电池用正极复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将过渡金属可溶盐配制浓度为0.5～3mol/L的混合盐溶液；配制浓度为0.01～0.6mol/L的含M元素的掺杂物溶液；配制浓度为1～11mol/L的碱溶液；配制浓度为1～15mol/L的络合剂溶液；（2）将混合盐溶液、掺杂物溶液、碱溶液和络合剂，以并流的方式连续加入反应器中进行反应，过程中持续搅拌并控制掺杂物溶液流速逐渐递加，同时控制反应PH值和反应温度，将产物经过过滤、洗涤、烘干、筛分后得到前驱体；（3）将前驱体与锂源按照1:0.95~1:1.10进行混料处理，随后进行烧结，温度控制在650～1100℃，时间为5～40h，对烧结产物进行过破碎、过筛处理，得到正极活性物基体；（4）按照Li1+xMxTi2-x(PO4)3中化学计量比，将钛源、锂源、磷源、M源溶于溶剂，得到混合液A；（5）向步骤（4）所述混合液A中加入正极活性物基体，过程中持续加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：王霄鹏，邵宗普，张学全，刘亚飞，陈彦彬，
申请(专利权)人：北京当升材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11