一种卤化物固体电解质包覆的正极材料及制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种卤化物固体电解质包覆的正极材料及其制备方法与应用，其中，卤化物固体电解质包覆的正极材料包括三元正极材料以及包覆在所述三元正极材料表面的卤化物固态电解质Li2ZrCl6。本发明专利技术将Li2ZrCl6作为包覆层，通过手工研磨加机械研磨的方式将其均匀的包覆在三元正极材料的表面；得益于卤化物固体电解质Li2ZrCl6较高的离子电导率(>1

【技术实现步骤摘要】
一种卤化物固体电解质包覆的正极材料及制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及可充放锂离子电池
，特别涉及一种卤化物固体电解质包覆的正极材料及制备方法与应用。

技术介绍

[0002]目前，锂离子电池已经成为了减少二氧化碳排放、保护生态环境的重要手段之一，并且已经在新能源汽车、可穿戴设备、电子产品等领域广泛应用。正极材料作为锂离子电池的核心材料之一，其性能的好坏会对锂离子电池的循环稳定性、首圈库伦效率、放电容量、倍率性能等产生较大的影响。
[0003]三元正极材料，因其相对其他正极材料具有高放电比容量、长使用寿命和良好的安全稳定性等优点是目前市面上主流的锂电池正极材料，但在新能源汽车领域，目前的锂电池在续航、寿命等方面依然很难满足人们的要求，需要研究人员进一步的改善提高。三元正极材料表面在充放电过程中与电解质直接接触时会产生较大的副反应，尤其在高电压下会被快速降解；同时锂离子的不断脱嵌会导致正极材料一定的体积膨胀，降低了材料的循环稳定性，以上问题均限制了锂电池的进一步发展。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种卤化物固体电解质包覆的正极材料及制备方法与应用，旨在解决现有锂电池正极材料循环稳定性差、倍率性能较差的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种卤化物固体电解质包覆的正极材料，其中，包括三元正极材料以及包覆在所述三元正极材料表面的卤化物固态电解质Li2ZrCl6。
[0008]所述卤化物固体电解质包覆的正极材料，其中，所述三元正极材料为NCM系列、NCA系列中的一种或多种。
[0009]所述卤化物固体电解质包覆的正极材料，其中，所述卤化物固态电解质Li2ZrCl6的粒径分布D50为50
‑
300nm。
[0010]所述卤化物固体电解质包覆的正极材料，其中，所述三元正极材料为球形，且所述三元正极材料的粒径为5
‑
20μm。
[0011]一种卤化物固体电解质包覆的正极材料的制备方法，其中，包括步骤：
[0012]将卤化物固态电解质Li2ZrCl6与三元正极材料混合，并在研钵内进行手工研磨，得到混合材料；
[0013]对所述混合材料进行机械研磨处理，制得卤化物固体电解质包覆的正极材料。
[0014]所述卤化物固体电解质包覆的正极材料的制备方法，其中，所述混合材料中，卤化物固态电解质Li2ZrCl6的质量占比为1
‑
30wt％。
[0015]所述卤化物固体电解质包覆的正极材料的制备方法，其中，对所述混合材料进行机械研磨处理的步骤中，机械研磨转速为100
‑
800转/分钟，机械研磨处理时间为2
‑
16h。
[0016]所述卤化物固体电解质包覆的正极材料的制备方法，其中，机械研磨为行星球磨、辊磨和砂磨中的一种。
[0017]一种卤化物固体电解质包覆的正极材料的应用，其中，将所述卤化物固体电解质包覆的正极材料用于制备全固态锂离子电池。
[0018]有益效果：本专利技术将Li2ZrCl6作为包覆层，通过手工研磨加机械研磨的方式将其均匀的包覆在三元正极材料的表面；得益于卤化物固体电解质Li2ZrCl6较高的离子电导率(>1
×
10
‑4S/cm)以及较低的电子电导率(＜1
×
10
‑8S/cm)，其可以保护正极材料在高电压循环下不被还原从而减少了副反应的发生，提高了全固体锂电池的首圈库伦效率、循环稳定性、循环寿命以及在高电压下稳定循环的能力。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一种卤化物固体电解质包覆的正极材料的制备方法流程图。
[0020]图2为本专利技术实施例1制得卤化物固体电解质包覆的正极材料(样品A、B、C)的XRD图谱。
[0021]图3为本专利技术实施例1制得的卤化物固体电解质包覆的正极材料(样品C)为正极材料组成的全固体锂电池的首圈库伦效率图。
[0022]图4为本专利技术实施例3制得的卤化物固体电解质包覆的正极材料(样品I)为正极材料组成的全固体锂电池的首圈库伦效率图。
[0023]图5为未包覆的原始NCM811为正极材料组成的全固体锂电池的首圈库伦效率图。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供一种卤化物固体电解质包覆的正极材料及制备方法与应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]本专利技术提供了一种卤化物固体电解质包覆的正极材料，其包括三元正极材料以及包覆在所述三元正极材料表面的卤化物固态电解质Li2ZrCl6。
[0026]本专利技术将卤化物固态电解质Li2ZrCl6作为包覆层，通过手工研磨加机械研磨的方式将其均匀的包覆在三元正极材料的表面；得益于卤化物固体电解质Li2ZrCl6较高的离子电导率(>1
×
10
‑4S/cm)以及较低的电子电导率(＜1
×
10
‑8S/cm)，其可以保护正极材料在高电压循环下不被还原,从而减少了副反应的发生，提高了全固体锂电池的首圈库伦效率、循环稳定性、循环寿命以及在高电压下稳定循环的能力。
[0027]在一些实施方式中，所述三元正极材料为NCM系列、NCA系列中的一种或多种。NCM系列三元正极材料是指由镍钴锰三种材料按一定比例组合而成的正极材料，作为举例，所述NCM系列为NCM532、NCM622、NCM811中的一种或多种；所述NCA系列三元正极材料是指由镍钴铝三种材料按一定比例组合而成的正极材料，作为举例，所述NCA系列为NCA532、NCA622、NCA811中的一种或多种。
[0028]在一些实施方式中，所述三元正极材料为粒径5
‑
20μm的球形颗粒，例如可以是5μ
m、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm等，但不限于上述数值，只要在此范围内其他未列举的数值同样适用。
[0029]在一些实施方式中，还提供一种卤化物固体电解质包覆的正极材料的制备方法，如图1所示，其包括步骤：
[0030]S10、将卤化物固态电解质Li2ZrCl6与三元正极材料混合，并在研钵内进行手工研磨，得到混合材料；
[0031]S20、对所述混合材料进行机械研磨处理，制得卤化物固体电解质包覆的正极材料。
[0032]本专利技术将卤化物固体电解质与正极材料混合后，先进行手工研磨，而后进行机械研磨，得到卤化物固体电解质包覆的正极材料。在本专利技术中，所述的卤化物固体电解质为Li2ZrCl6通过已知球磨方法制备得到；正极材料为三元正极材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卤化物固体电解质包覆的正极材料，其特征在于，包括三元正极材料以及包覆在所述三元正极材料表面的卤化物固态电解质Li2ZrCl6。2.根据权利要求1所述卤化物固体电解质包覆的正极材料，其特征在于，所述三元正极材料为NCM系列、NCA系列中的一种或多种。3.根据权利要求1所述卤化物固体电解质包覆的正极材料，其特征在于，所述卤化物固态电解质Li2ZrCl6的粒径分布D50为50
‑
300nm。4.根据权利要求1所述卤化物固体电解质包覆的正极材料，其特征在于，所述三元正极材料为球形，且所述三元正极材料的粒径为5
‑
20μm。5.一种如权利要求1所述卤化物固体电解质包覆的正极材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：将卤化物固态电解质Li2ZrCl6与三元正极材料混合，并在研钵内进行手工研磨，得到混合材料；对所述混合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：田冰冰，张浩昌，黄晓，俞兆喆，付加伟，李真棠，
申请(专利权)人：广东马车动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：