掺杂正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了掺杂正极材料及其制备方法和应用。该掺杂正极材料包括：正极材料本体和掺杂材料，所述掺杂材料分布在所述正极材料本体内，且在沿所述正极材料本体内部到表面的方向，所述掺杂材料的浓度逐渐降低。该掺杂正极材料通过掺杂材料的修饰，一方面整体电化学性能显著提高，另一方面通过采用掺杂材料浓度沿正极材料本体内部到表面的方向逐渐降低的梯度设计，获得了更高的结构稳定性，且与电解质接触时的副反应活性大大降低，适用于全固态电池正极材料的应用。此外，通过采用上述掺杂修饰，还能够显著改善正极材料与电解质之间的固‑固相接触以及相界面的特点，提高电池的循环容量，改善大电流下的倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
掺杂正极材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及电极材料
，具体而言，本专利技术涉及掺杂正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
全固态电池被认为是下一代极具潜力的储能电源，理由是该类电池具有高安全性和高能量密度等特点。对于全固态电池，目前仍有大量问题需要解决，例如较差的固态电解质电导率、电极/电解质的固-固界面接触以及副反应、锂负极锂枝晶等。其中界面问题尤为重要，值得大量地关注和研究。在充放电过程中，正极材料因为锂离子嵌入和嵌出引起晶体结构收缩和膨胀，这种体积变化导致正极材料与电解质之间的固-固界面遭到破坏；另一方面，正极材料与电解质之间的化学反应生成的产物会阻碍锂离子扩散速率。一般认为固态电解质具有以下优点：①不挥发、很难燃烧；②较宽的电化学窗口，可以匹配高电压的正极材料；③提高电池能量密度。固态电解质通常分为以下几类：氧化物电解质、硫化物电解质、聚合物电解质等。其中硫化物电解质是一类以硫代替氧、具有高电导率的固态电解质。硫化物电解质另外一个优点是其良好的机械性能。该类材料在机械压力下表现出塑性变形的特性，可以与正极材料之间形成紧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺杂正极材料，其特征在于，包括：/n正极材料本体；/n掺杂材料，所述掺杂材料分布在所述正极材料本体内，且在沿所述正极材料本体内部到表面的方向，所述掺杂材料的浓度逐渐降低。/n

【技术特征摘要】
1.一种掺杂正极材料，其特征在于，包括：
正极材料本体；
掺杂材料，所述掺杂材料分布在所述正极材料本体内，且在沿所述正极材料本体内部到表面的方向，所述掺杂材料的浓度逐渐降低。


2.根据权利要求1所述的掺杂正极材料，其特征在于，所述正极材料本体包括选自氧化物、硫化物、硒化物中的至少之一。


3.根据权利要求2所述的掺杂正极材料，其特征在于，所述正极材料本体包括选自镍锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、五氧化二钒、钴锰酸锂、硫化锂、硫化钒中的至少之一。


4.根据权利要求1所述的掺杂正极材料，其特征在于，所述掺杂材料包括选自Ti、V、Nb、Ge、Mg、Al、Zr、Zn、Cr、La、Ce中的至少之一。


5.根据权利要求1所述的掺杂正极材料，其特征在于，所述掺杂材料的浓度为500ppm～8000ppm。


6.一种制备权利要求1～5任一项所述的掺杂正极材料的方法，其特征在于，包括：
(1)向反应底液中加入金属盐溶液、掺杂元素前驱液、沉淀剂和络合剂并进行反应，得到混合浆料；
(2)对所述混合浆料进行后处理，得到掺杂正极材料前驱体；
(3)将所述掺杂正极材料前驱体与锂源混合并进行煅烧，得到所述掺杂正极材料；
其中，向反应底液中加入所述掺杂元素前驱液的过程中，所述掺杂元素前驱液的单位时间加入量和反应进行时间满足递减线性函数关系或者递减指数函数关系。


7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，向反应底液中加入所述掺杂元素前驱液的过程中，所述掺杂元素前驱液的单位时间加入量和反应进行时间满足式(I)或者式(II)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红朝，拉杰什·麦加，朱金鑫，周龙捷，普拉杰什·PP，梁磊，马忠龙，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32