本發(fā)明屬于電池，涉及一種正極材料，尤其涉及一種用于固態(tài)鋰電池的三元正極材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)鋰離子電池采用液態(tài)電解質(zhì)，具有易燃和易泄露等安全隱患。采用不可燃、耐高溫和不揮發(fā)的固態(tài)電解質(zhì)的鋰電池具有安全性好、工作范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，有望逐步替代傳統(tǒng)的采用液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池。

2、全固態(tài)鋰離子電池的電極材料與固態(tài)電解質(zhì)的固-固界面存在接觸不良、阻抗高、充電效率低等問(wèn)題。高鎳三元正極材料因其高能量密度的特點(diǎn)成為全固態(tài)鋰電池正極材料最可能的常用材料，其在全固態(tài)鋰電池中存在持續(xù)衰減、熱穩(wěn)定性差等問(wèn)題，使電池的循環(huán)性能和倍率性能受到限制。常規(guī)的提高穩(wěn)定性的方法包括表面涂層、元素?fù)诫s、引入納米結(jié)構(gòu)、形成濃度梯度以及改進(jìn)電解液。

3、元素?fù)诫s能顯著提高正極材料的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性，但摻雜過(guò)程會(huì)有出現(xiàn)摻雜過(guò)量的風(fēng)險(xiǎn)、均勻性問(wèn)題和成本問(wèn)題。納米化能夠提高材料的比表面積，促進(jìn)鋰離子的快速擴(kuò)散，提高倍率放電性能，但合成條件較難控制。濃度梯度能夠提高電池性能和定性，但制備過(guò)程難度大，均勻性較難控制。改進(jìn)電解液在提升鋰離子電池性能方面具有顯著優(yōu)點(diǎn)，但也伴隨著成本、兼容性以及環(huán)境等方面的挑戰(zhàn)。表面涂層能夠改善界面性能、防止溶解與脫鋰，還能夠?qū)崿F(xiàn)活性材料與電解質(zhì)的隔離，傲比容量和循環(huán)性能。

4、因此，需要提供一種工藝簡(jiǎn)單，能夠提高循環(huán)穩(wěn)定性的用于固態(tài)鋰電池的三元正極材料及其制備方法與應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于固態(tài)鋰電池的三元正極材料及其制備方法與應(yīng)用，所述制備方法通過(guò)在鎳鈷錳三元前驅(qū)體的表面進(jìn)行磷的包覆，抵抗了鎳鈷錳前驅(qū)體的內(nèi)部應(yīng)變，抑制了進(jìn)一步的相變，減輕了裂紋的產(chǎn)生，從而提高了三元正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。

2、為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種用于固態(tài)鋰電池的三元正極材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

4、鎳鈷錳三元前驅(qū)體與磷酸的乙醇溶液混合，加熱至乙醇完全蒸發(fā)，然后在保護(hù)氣氛中進(jìn)行熱處理；然后與鋰源混合，進(jìn)行煅燒；得到所述用于固態(tài)鋰電池的三元正極材料。

5、本發(fā)明通過(guò)在鎳鈷錳三元前驅(qū)體的表面進(jìn)行磷的包覆，抵抗了鎳鈷錳前驅(qū)體的內(nèi)部應(yīng)變，抑制了進(jìn)一步的相變，減輕了裂紋的產(chǎn)生，從而提高了三元正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。

6、優(yōu)選地，所述磷酸的乙醇溶液中的磷酸濃度為0.8g/l-1.2g/l；

7、優(yōu)選地，所述鎳鈷錳三元前驅(qū)體與磷酸的乙醇溶液的固液比為1:10-1:15，固液比的單位為g/ml。

8、優(yōu)選地，所述加熱時(shí)伴隨攪拌。

9、優(yōu)選地，所述加熱的溫度為75℃-85℃。

10、優(yōu)選地，所述保護(hù)氣氛所用氣體包括氮?dú)夂?或惰性氣體。

11、優(yōu)選地，所述熱處理的溫度為480℃-520℃。

12、優(yōu)選地，所述熱處理的時(shí)間為280min-320min。

13、優(yōu)選地，所述煅燒的溫度為800℃-1000℃。

14、優(yōu)選地，所述煅燒的時(shí)間為4h-10h。

15、優(yōu)選地，所述鎳鈷錳三元前驅(qū)體的化學(xué)式為ni1-x-ymnxcoy(oh)2，x>0，y>0，0<x+y≤0.4。

16、優(yōu)選地，所述鎳鈷錳三元前驅(qū)體的制備方法包括如下步驟：攪拌條件下，底液中并流混合鎳鈷錳三元混合鹽溶液、沉淀劑溶液與絡(luò)合劑溶液，共沉淀反應(yīng)至目標(biāo)粒徑后停止進(jìn)料，然后反應(yīng)至物料反應(yīng)完全，得到所述鎳鈷錳三元前驅(qū)體。

17、優(yōu)選地，所述底液的溫度為40℃-60℃。

18、優(yōu)選地，所述底液中的絡(luò)合劑濃度為4g/l-8g/l。

19、優(yōu)選地，所述底液的ph值為10-12。

20、優(yōu)選地，所述共沉淀反應(yīng)的ph值為10-12。

21、優(yōu)選地，所述共沉淀反應(yīng)的絡(luò)合劑濃度為4g/l-8g/l。

22、優(yōu)選地，所述共沉淀反應(yīng)的溫度為40℃-60℃。

23、第二方面，本發(fā)明提供了一種用于固態(tài)鋰電池的三元正極材料，所述用于固態(tài)鋰電池的三元正極材料由第一方面所述制備方法制備得到。

24、第三方面，本發(fā)明提供了一種固態(tài)鋰電池，所述固態(tài)鋰電池包括第二方面所述的用于固態(tài)鋰電池的三元正極材料。

25、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

26、本發(fā)明通過(guò)在鎳鈷錳三元前驅(qū)體的表面進(jìn)行磷的包覆，抵抗了鎳鈷錳前驅(qū)體的內(nèi)部應(yīng)變，抑制了進(jìn)一步的相變，減輕了裂紋的產(chǎn)生，從而提高了三元正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種用于固態(tài)鋰電池的三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述磷酸的乙醇溶液中的磷酸濃度為0.8g/l-1.2g/l；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述加熱時(shí)伴隨攪拌；

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述保護(hù)氣氛所用氣體包括氮?dú)夂?或惰性氣體；

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒的溫度為800℃-1000℃；

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述鎳鈷錳三元前驅(qū)體的制備方法包括如下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述底液的溫度為40℃-60℃；

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述共沉淀反應(yīng)的ph值為10-12；

9.一種用于固態(tài)鋰電池的三元正極材料，其特征在于，所述用于固態(tài)鋰電池的三元正極材料由權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述制備方法制備得到。

10.一種固態(tài)鋰電池，其特征在于，所述固態(tài)鋰電池包括權(quán)利要求9所述的用于固態(tài)鋰電池的三元正極材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于固態(tài)鋰電池的三元正極材料及其制備方法與應(yīng)用，所述制備方法包括如下步驟：鎳鈷錳三元前驅(qū)體與磷酸的乙醇溶液混合，加熱至乙醇完全蒸發(fā)，然后在保護(hù)氣氛中進(jìn)行熱處理；然后與鋰源混合，進(jìn)行煅燒；得到所述用于固態(tài)鋰電池的三元正極材料。本發(fā)明通過(guò)在鎳鈷錳三元前驅(qū)體的表面進(jìn)行磷的包覆，抵抗了鎳鈷錳前驅(qū)體的內(nèi)部應(yīng)變，抑制了進(jìn)一步的相變，減輕了裂紋的產(chǎn)生，從而提高了三元正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：許開(kāi)華,王純,張坤,李聰,岳先錦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：荊門(mén)市格林美新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28