一种全固态锂电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种全固态锂电池及其制备方法。本发明专利技术第一方面提供一种全固态锂电池，其包括正极材料和固态电解质，所述固态电解质包括硫化物，所述正极材料包括钴酸锂复合材料和硫化物；所述钴酸锂复合材料通过如下制备方法制备得到：将镁源、钛源、锂源和钴酸锂混合并进行研磨，得到混合粉末；将所述混合粉末进行煅烧处理得到所述钴酸锂复合材料。本发明专利技术提供的钴酸锂复合材料能够抑制正极与电解质界面的空间电荷层效应和界面副反应，缓解了正极与固态硫化物电解质之间界面稳定性差的问题，提高了全固态锂电池的电化学性能。了全固态锂电池的电化学性能。了全固态锂电池的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种全固态锂电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种全固态锂电池及其制备方法，涉及全固态锂电池


技术介绍

[0002]全固态锂电池具有较高的体积能量密度和安全性，被认为是最有希望成为下一代全新电源装备的替代者。全固态锂电池包括正极、固态电解质和负极，根据固态电解质的种类又可以分为聚合物、硫化物、氧化物、卤化物等，其中，硫化物电解质由于具有媲美传统液态有机电解液的超高离子电导率，以及较好的机械强度，得到了众多研究者的青睐。
[0003]钴酸锂由于其具有较好的循环稳定性和较高的倍率性能，在当下仍为3C数码以及电动汽车消费市场的主流正极材料，但是，钴酸锂与固态硫化物电解质之间存在着空间电荷层，导致二者之间有较大的界面电阻，并且在充放电过程中正极与固态电解质层之间的热力学不稳定导致了严重的界面副反应，导致正极与固态电解质之间存在着较差的界面稳定性，影响电池的性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种全固态锂电池及其制备方法，用于解决正极与固态硫化物电解质之间的界面稳定性差的问题。
[0005]本专利技术第一方面提供一种全固态锂电池，所述全固态锂电池包括正极材料和固态电解质，所述固态电解质包括硫化物，所述正极材料包括钴酸锂复合材料和硫化物；
[0006]所述钴酸锂复合材料通过如下制备方法制备得到：
[0007]将镁源、钛源、锂源和钴酸锂混合并进行研磨，得到混合粉末；
[0008]将所述混合粉末进行煅烧处理得到所述钴酸锂复合材料。
[0009]进一步地，所述镁源为硝酸镁、碳酸镁、氧化镁中的一种或多种。
[0010]进一步地，所述钛源为三氧化二钛、二氧化钛中的一种或两种。
[0011]进一步地，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、氧化锂中的一种或多种。
[0012]进一步地，所述钛源、镁源、锂源、钴酸锂的质量比为(0.0033
‑
0.0053)：(0.0026
‑
0.0046)：(0.0028
‑
0.0048)：1。
[0013]进一步地，所述钛源、镁源、锂源、钴酸锂的质量比为0.0053：0.0026：0.0048：1。
[0014]进一步地，所述研磨的时间为10
‑
60min。
[0015]进一步地，所述研磨的时间为30min。
[0016]进一步地，所述煅烧的温度为700
‑
900℃，煅烧的时间为8
‑
15h。
[0017]进一步地，所述煅烧的温度为800℃，煅烧的时间为10h。
[0018]进一步地，所述正极材料的颗粒大小为4
‑
8μm。
[0019]进一步地，所述硫化物为Li
10
GeP2S
12
。
[0020]本专利技术第二方面提供上述全固态锂电池的制备方法，包括如下步骤：
[0021]将钴酸锂复合材料和硫化物混合，得到正极材料，将所述正极材料和固态电解质
组装得到所述全固态锂电池；
[0022]所述钴酸锂复合材料的制备方法包括：
[0023]将镁源、钛源、锂源和钴酸锂混合进行研磨，得到混合粉末；
[0024]将所述混合粉末进行煅烧处理得到所述钴酸锂复合材料。
[0025]进一步地，所述钴酸锂复合材料和硫化物的质量比为7：3。
[0026]本专利技术提供的正极材料抑制了正极与电解质界面的空间电荷层效应和界面副反应，缓解了正极与固态硫化物电解质之间界面稳定性差的问题，提高了全固态锂电池的电化学性能。
附图说明
[0027]图1为本专利技术一实施例提供的钴酸锂复合材料的XRD图谱；
[0028]图2为本专利技术一实施例提供的钴酸锂复合材料的扫描SEM图谱和各元素的EDS mapping图谱；其中，(a)为钴酸锂复合材料的扫描SEM图谱，(b)为钴酸锂复合材料中氧元素的EDS mapping图谱，(c)为钴酸锂复合材料中钛元素的EDS mapping图谱，(d)为钴酸锂复合材料中镁元素的EDS mapping图谱，(e)为钴酸锂复合材料中钴元素的EDS mapping图谱；
[0029]图3为本专利技术一实施例提供的全固态锂电池与对比例提供的全固态锂电池在0.12mA电流密度下的充放电循环对比图。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]实施例1
[0032]本实施例提供一种钴酸锂复合材料的制备方法，具体地：
[0033]将0.0053g二氧化钛、0.0026g氧化镁、0.0048g碳酸锂以及1g的钴酸锂混合研磨30min，将研磨后的混合粉末在800℃下高温煅烧10h，得到钴酸锂复合材料。
[0034]图1为本专利技术一实施例提供的钴酸锂复合材料的XRD图谱，如图1所示，本实施例提供的复合材料依旧保持钴酸锂自身的结构，没有其他衍射峰的出现。图2为本专利技术一实施例提供的钴酸锂复合材料的扫描SEM图谱和各元素的EDS mapping图谱，如图2所示，复合材料的颗粒大小在4
‑
8μm之间，且为团聚态，并且，从各元素的分布可以看出，所合成的复合材料并非是简单的混合相或传统意义的表面包覆，是一种锂钛镁氧化物在钴酸锂颗粒缝隙的均匀填充状态。
[0035]将钴酸锂复合材料与硫化物Li
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按照质量比7:3混合研磨，并称取10mg为混合正极；称取130mg Li
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GeP2S
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在模具中施加300Mpa的压力，使其成为片状，得到电解质层；裁取直径为10mm的锂片，并在其表面均匀覆盖一层金属铟，做为锂铟合金负极；最后将混合正极，锂铟合金负极均匀的铺在电解质层的两面，并施加450Mpa的压力以形成全固态锂电池。
[0036]实施例2
[0037]本实施例提供的全固态锂电池的制备方法可参考实施例1，区别在于，称取0.0053g三氧化二钛、0.0026g氧化镁、0.0048g碳酸锂以及1g的钴酸锂混合研磨30min，煅烧温度为800℃，煅烧时间为10h。
[0038]实施例3
[0039]本实施例提供的全固态锂电池的制备方法可参考实施例1，区别在于，称取0.0053g三氧化二钛、0.0026g氧化镁、0.0048g碳酸锂以及1g的钴酸锂混合研磨30min，煅烧温度为800℃，煅烧时间为8h。
[0040]实施例4
[0041]本实施例提供的全固态锂电池的制备方法可参考实施例1，区别在于，称取0.0053g二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全固态锂电池，其特征在于，所述全固态锂电池包括正极材料和固态电解质，所述固态电解质包括硫化物，所述正极材料包括钴酸锂复合材料和硫化物；所述钴酸锂复合材料通过如下制备方法制备得到：将镁源、钛源、锂源和钴酸锂混合并进行研磨，得到混合粉末；将所述混合粉末进行煅烧处理得到所述钴酸锂复合材料。2.根据权利要求1所述的全固态锂电池，其特征在于，所述镁源为硝酸镁、碳酸镁、氧化镁中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的全固态锂电池，其特征在于，所述钛源为三氧化二钛、二氧化钛中的一种或两种。4.根据权利要求1所述的全固态锂电池，其特征在于，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、氧化锂中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的全固态锂电池，其特征在于，所述钛源、镁源、锂源、钴酸锂的质量比为(0.0033
‑
0.0053)：(0.0026
‑
0.0046)：(0.0028
‑
0.0048)：1。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡炳文，路国中，江滢，吴祥，沈明，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：