本发明专利技术涉及锂电池技术领域，具体涉及用于锂电池的改性正极颗粒及其制备方法、锂电池正极和全固态锂电池，所述改性正极颗粒包括正极材料和包裹在所述正极材料表面的电解质层；其中，所述电解质层的离子电导率由所述电解质层的近正极侧至远正极侧呈梯度递增。本发明专利技术通过在正极材料的表面原位制备均匀地且离子电导率呈梯度变化的电解质层，提高了正极材料与固态电解质的接触面积，降低正极活性材料的内阻；还能够降低界面的副反应程度，提高正极的离子传导率；能够在很大程度降低电解质的用量、提升活性正极材料比例的同时降低了副反应的发生，提高正极的性能。提高正极的性能。提高正极的性能。
【技术实现步骤摘要】
用于锂电池的改性正极颗粒及其制备方法、锂电池正极和全固态锂电池
[0001]本专利技术涉及锂电池
，具体涉及用于锂电池的改性正极颗粒及其制备方法、锂电池正极和全固态锂电池。
技术介绍
[0002]锂离子电池作为一种低碳绿色新能源，凭借其能量密度大、无记忆效应和循环寿命长等特点，具有广泛的应用前景。目前，锂离子电池中的电解质主要有有机液态电解质和固态电解质；其中，固态电解质可以大幅度提高锂电池的安全性能，从而应用于更广泛的领域。
[0003]现有的全固态电池复合正极层中，如图1所示，电解质颗粒的尺寸较大，导致与之匹配的活性正极的颗粒也相应的较大，使得活性正极颗粒和电解质颗粒之间的接触属固固之间的点接触，导致两者的接触面积较小，离子在此传输时受阻，内阻较高；其次，目前电解质离子电导率较高，导致其与正极颗粒的副反应程度高，也会导致较高的界面阻抗，严重影响电池性能的发挥；此外，较大粒径的电解质颗粒同时会降低正极层中活性正极的比例，达不到传统液态电池的活性正极比例，导致较低的面容量。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的全固态电池复合正极层中，电解质颗粒与正极活性材料颗粒的接触面积小、内阻大、副反应程度高的问题，提供锂电池正极材料及其制备方法、锂电池正极和全固态锂电池。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种用于锂电池的改性正极颗粒，所述改性正极颗粒包括正极材料和包裹在所述正极材料表面的电解质层；其中，所述电解质层的离子电导率由所述电解质层的近正极侧至远正极侧呈梯度递增，所述电解质层的近正极侧的离子电导率为10
‑6‑
10
‑4S/cm2，所述电解质层的远正极侧的离子电导率为10
‑3‑
10
‑2S/cm2。
[0006]本专利技术第二方面提供一种制备用于锂电池的改性正极颗粒的方法，所述方法包括：
[0007]在保护气氛围中，将Li2S溶液和P2S5溶液加入含正极材料的悬浊液中，反应1.5
‑
3h，得到所述改性正极颗粒；
[0008]其中，单位时间内，加入所述悬浊液中的Li2S与P2S5的摩尔比由1
‑
2：1逐渐增加至2.8
‑
3.2：1；或
[0009]单位时间内，加入所述悬浊液中的Li2S与P2S5的摩尔比由6
‑
9：1逐渐降低至2.8
‑
3.2：1。
[0010]本专利技术第三方面提供一种根据前述第二方面所述的方法制备得到的用于锂电池的改性正极颗粒。
[0011]本专利技术第四方面提供一种锂电池正极，包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体表面的正极材料层，所述正极材料层包含导电剂、第一粘接剂、前述第一方面或前述第三方面所述的用于锂电池的改性正极颗粒。
[0012]本专利技术第五方面提供一种全固态锂电池，包括正极、负极和固态电解质层，所述正极为前述第四方面所述的锂电池正极。
[0013]通过上述技术方案，本专利技术通过在正极材料的表面原位制备均匀地且离子电导率呈梯度变化的电解质层，使电解质将正极材料均匀地包裹起来，提高了正极材料与电解质的接触面积，降低正极活性材料的内阻；其次，电解质层的离子电导率呈梯度变化，近正极侧的离子电导率较低，能够降低界面的副反应程度；而远正极侧的离子电导率较高，能够构建正极层的离子导通网络，提高正极的离子传导率；能够在很大程度降低电解质的用量、提升活性正极材料比例的同时降低了副反应的发生，提高正极的性能。
附图说明
[0014]图1是现有技术中电解质颗粒与活性正极颗粒的接触示意图；
[0015]图2是根据本专利技术一实施方式的改性正极颗粒的结构示意图。
[0016]附图标记说明
[0017]1、正极材料2、电解质层
具体实施方式
[0018]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0019]如前所述，本专利技术第一方面提供一种用于锂电池的改性正极颗粒，所述改性正极颗粒包括正极材料和包裹在所述正极材料表面的电解质层；其中，所述电解质层的离子电导率由所述电解质层的近正极侧至远正极侧呈梯度递增，所述电解质层的近正极侧的离子电导率为10
‑6‑
10
‑4S/cm2，所述电解质层的远正极侧的离子电导率为10
‑3‑
10
‑2S/cm2；所述电解质层包含第一固态电解质。
[0020]图2是根据本专利技术一实施方式的改性正极颗粒的结构示意图，如图2所示，所述电解质层的近正极侧是指电解质层临近所述正极材料的一侧；所述远正极侧是指所述电解质层远离所述正极材料的一侧。
[0021]本专利技术中，本专利技术提供的改性正极颗粒的表面包裹有离子电导率呈梯度变化的电解质层，不仅能够提高正极材料与电解质的接触面积，降低正极活性材料的内阻；其次，电解质层的离子电导率呈梯度变化，近正极侧的离子电导率较低，能够降低界面的副反应程度；而远正极侧的离子电导率较高，能够构建正极层的离子导通网络，提高正极的离子传导率；并且能够在很大程度降低电解质的用量、提升活性正极材料比例的同时降低了副反应的发生，提高了正极的性能。
[0022]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述电解质层的厚度为1
‑
6μm，优选2
‑
4μm；进一步优选地，以所述改性正极颗粒的总量计，所述电解质层的含量为5
‑
30wt％，所述正极材料
的含量为70
‑
95wt％。在上述优选条件下，能够在降低正极材料副反应和保证正极材料电性能的前提下，降低改性正极颗粒中第一固态电解质的用量，提高正极材料的含量。
[0023]根据本专利技术，优选条件下，所述电解质层包含硫系固态电解质和非电解质材料，其中，所述非电解质材料选自Li2S和/或P2S5；进一步优选地，所述硫系固态电解质选自Li
x
M
y
P
z
S
w
、掺杂的Li
x
M
y
P
z
S
w
和Li
a
P
b
S
c
Cl
d
中的至少一种，其中，M选自Si、Ge和Sn中的至少一种，且x+4y+5z＝2w，0≤y≤1.5，a+5b＝2c+d；x、z、w、a、b、c、d均大于零。
[0024]本专利技术中，y可以为零也可以不为零；进一步优选地，当y≠0时，Li
x
M
y
P
z
S
w
可以是Li
10本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于锂电池的改性正极颗粒，其特征在于，所述改性正极颗粒包括正极材料和包裹在所述正极材料表面的电解质层；其中，所述电解质层的离子电导率由所述电解质层的近正极侧至远正极侧呈梯度递增，所述电解质层的近正极侧的离子电导率为10
‑6‑
10
‑4S/cm2，所述电解质层的远正极侧的离子电导率为10
‑3‑
10
‑2S/cm2。2.根据权利要求1所述的改性正极颗粒，其中，所述电解质层的厚度为1
‑
6μm；优选地，以所述改性正极颗粒的总量计，所述电解质层的含量为5
‑
30wt％，所述正极材料的含量为70
‑
95wt％。3.根据权利要求1所述的改性正极颗粒，其中，所述电解质层包含硫系固态电解质和非电解质材料，所述非电解质材料选自Li2S和/或P2S5；优选地，所述硫系固态电解质选自Li
x
M
y
P
z
S
w
、掺杂的Li
x
M
y
P
z
S
w
和Li
a
P
b
S
c
Cl
d
中的至少一种，其中，M选自Si、Ge和Sn中的至少一种，且x+4y+5z＝2w，0≤y≤1.5，a+5b＝2c+d；x、z、w、a、b、c、d均大于零；优选地，所述Li
x
M
y
P
z
S
w
为Li7P3S
11
和/或Li3PS4；优选地，所述电解质层选自Li3PS4与Li2S的混合物或Li3PS4与P2S5的混合物。4.根据权利要求3所述的改性正极颗粒，其中，当所述电解质层为Li3PS4与Li2S的混合物时，所述电解质层中磷与硫的摩尔比由所述近正极侧的1：5
‑
7逐渐增加至所述远正极侧的1：3.8
‑
4.2；优选地，当所述电解质层为Li3PS4与P2S5的混合物时，所述电解质层中磷与硫的摩尔比由所述近正极侧的1：3
‑
3.5逐渐增加至所述远正极侧的1：3.8
‑
4.2。5.根据权利要求1所述的改性正极颗粒，其中，所述正极材料为包覆或未包覆的Li(Ni
m
Co
n
Mn1‑
m
‑
n
)O2，其中，0≤m≤1，0≤n≤1，且m+n≤1；优选地，当所述正极材料为包覆的Li(Ni
m
Co
n
Mn1‑
m
‑
n
)O2时，包覆在所述Li(Ni
m
Co
n
Mn1‑
m
‑
n
)O2表面的包覆层选自铌酸锂、钛酸锂、锆酸锂、磷酸锂中的至少一种；优选地，所述正极材料的粒径D50为3
‑
15μm。6.一种制备用于锂电池的改性正极颗粒的方法，其特征在于，所述方法包括：在保护气氛围中，将Li2S溶液和...
【专利技术属性】
技术研发人员：王国帅，时琢，郭姿珠，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。