本發明涉及固態電池，具體為一種氧化物和硫化物復合正極材料制備方法及固態電池。

背景技術：

1、固態電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池，固態電池的負極材料可以是納米硅和石墨的復合負極，正極可以是錳酸鋰、富鋰錳基材料或不含鋰的正極材料，電解質是固體電解質，能量密度可達300-450瓦時/公斤，固態電池使用固體電解質替代了傳統鋰離子電池的電解液和隔膜，更安全、能量密度更高、循環性能更強，成為下一代動力電池的主要研發方向，固體電解質可大致分為三類：無機電解質、固態聚合物電解質、復合電解質，由于固態電池的功率重量比較高，所以它是電動汽車很理想的電池。

2、隨著電動汽車和儲能系統的快速發展，固態電池因其高能量密度、長循環壽命和安全性高等優點而備受關注，然而，固態電池在實際應用中仍面臨一些挑戰，如固態電解質與正極材料之間的界面不穩定性和固態電解質的離子電導率不足等，這些問題限制了固態電池的大規模應用。

3、現有的固態電池正極材料，如nmc(811)正極材料，雖然具有高容量和低成本的優點，但與硫化物固態電解質接觸界面不穩定，導致電池性能下降，傳統的改善方法，如制備包覆層，工藝繁瑣且效果不佳，因此，開發一種簡單高效的包覆改性方法，以提高正極材料與固態電解質之間的界面穩定性，成為固態電池領域亟待解決的技術問題。

技術實現思路

1、針對現有技術的不足，本發明提供了一種氧化物和硫化物復合正極材料制備方法及固態電池，解決了上述背景技術中所提到的問題。

2、為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種氧化物和硫化物復合正極材料制備方法，具體包括以下步驟：

3、s1、正極材料預處理：將正極活性材料通過研磨、篩分和干燥處理之后，干燥采用真空烘干，溫度為40-120℃，烘干時間為1-24h，得到粒徑為5-15μm的正極材料顆粒的正極材料顆粒，然后將正極活性材料與聚合物電解質進行復合處理；

4、s2、氧化物固態電解質包覆：將特定的氧化物固態電解質，溶解于溶劑中，形成電解質溶液，通過旋涂方式，將電解質溶液均勻涂覆在正極材料顆粒表面，最后，通過烘烤去除乙醇，得到氧化物固態電解質包覆的正極材料；

5、s3、硫化物固態電解質包覆：將硫化物固態電解質材料，通過干法工藝，形成電解質顆粒，然后，將電解質顆粒與氧化物固態電解質包覆的正極材料混合，通過研磨和造粒，得到硫化物固態電解質包覆的復合正極材料；

6、s4、燒結處理：將硫化物固態電解質包覆的復合正極材料在高溫下進行燒結處理，燒結的條件為在300℃條件下保溫3-5h，再升溫至800-1000℃條件下保溫5-10h，升溫方式為程序升溫，程序升溫的升溫速率為5-10℃/min，使氧化物和硫化物固態電解質層與正極材料緊密結合，形成穩定的復合包覆層；

7、s5、固態電池組裝：將復合包覆改性的正極材料、固態電解質層和鋰金屬負極依次堆疊，形成多層電芯結構，然后，使用封裝設備對電芯進行密封包裝，得到固態電池。

8、優選的，所述s1中，正極活性材料為linicomno2或linio.8coo.1moo.1o2，所述聚合物電解質包括有機溶劑、鋰鹽和高分子化合物。

9、優選的，所述有機溶劑選自碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙二醇二甲醚、乙腈、四氫呋喃、二甲基亞砜、n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺和1,3-二氧戊環中的至少一種，所述鋰鹽選自高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、雙(五氟乙基磺酰基)亞氨基鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰和雙三氟甲磺酰亞胺鋰中的至少一種，所述高分子化合物選自聚環氧乙烷、聚碳酸丙烯、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸亞乙烯酯、聚三亞甲基碳酸酯、聚己內酯、聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、丁二腈、聚硅氧烷和聚氨酯中的至少一種。

10、優選的，所述s2中，氧化物固態電解質包括鈣鈦礦型氧化物固態電解質、鈉超離子導體型氧化物固態電解質、鋰超離子導體型氧化物固態電解質和石榴石型氧化物固態電解質中的至少一種。

11、優選的，所述s3中，硫化物固態電解質包括鈣鈦礦型硫化物固態電解質、鈉超離子導體型硫化物固態電解質、鋰超離子導體型硫化物固態電解質和石榴石型硫化物固態電解質中的至少一種。

12、一種固態電池，包括上述制備方法制備得到的電池正極材料、負極和固態電解質層，正極采用上述復合包覆改性的正極材料，負極采用鋰金屬或合金，固態電解質層采用硫化物固態電解質材料。

13、有益效果

14、本發明提供了一種氧化物和硫化物復合正極材料制備方法及固態電池。與現有技術相比具備以下有益效果：該氧化物和硫化物復合正極材料制備方法及固態電池，具體包括以下步驟：s1、正極材料預處理；s2、氧化物固態電解質包覆；s3、硫化物固態電解質包覆；s4、燒結處理；s5、固態電池組裝；通過過氧化物和硫化物固態電解質復合包覆改性，有效提高了正極材料與固態電解質之間的界面穩定性，減少了界面副反應，提高了電池的性能和循環壽命，氧化物固態電解質層具有較高的離子電導率，能夠加速鋰離子的擴散，提高電池的倍率性能，制備方法工藝簡單高效，原料成本低廉，能耗低，環境友好，便于工業化生產，制備的正極材料的固態電池，具有高能量密度、長循環壽命和安全性高等優點，能夠滿足電動汽車和儲能系統對高性能電池的需求。

技術特征：

1.一種氧化物和硫化物復合正極材料制備方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種氧化物和硫化物復合正極材料制備方法，其特征在于：所述s1中，正極活性材料為linicomno2或linio.8coo.1moo.1o2，所述聚合物電解質包括有機溶劑、鋰鹽和高分子化合物。

3.根據權利要求2所述的一種氧化物和硫化物復合正極材料制備方法，其特征在于：所述有機溶劑選自碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙二醇二甲醚、乙腈、四氫呋喃、二甲基亞砜、n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺和1,3-二氧戊環中的至少一種，所述鋰鹽選自高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、雙(五氟乙基磺酰基)亞氨基鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰和雙三氟甲磺酰亞胺鋰中的至少一種，所述高分子化合物選自聚環氧乙烷、聚碳酸丙烯、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸亞乙烯酯、聚三亞甲基碳酸酯、聚己內酯、聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、丁二腈、聚硅氧烷和聚氨酯中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的一種氧化物和硫化物復合正極材料制備方法，其特征在于：所述s2中，氧化物固態電解質包括鈣鈦礦型氧化物固態電解質、鈉超離子導體型氧化物固態電解質、鋰超離子導體型氧化物固態電解質和石榴石型氧化物固態電解質中的至少一種。

5.根據權利要求1所述的一種氧化物和硫化物復合正極材料制備方法，其特征在于：所述s3中，硫化物固態電解質包括鈣鈦礦型硫化物固態電解質、鈉超離子導體型硫化物固態電解質、鋰超離子導體型硫化物固態電解質和石榴石型硫化物固態電解質中的至少一種。

6.一種固態電池，其特征在于：包括如權利要求1至5任一項所述的制備方法制備得到的電池正極材料、負極和固態電解質層，正極采用上述復合包覆改性的正極材料，負極采用鋰金屬或合金，固態電解質層采用硫化物固態電解質材料。

技術總結
本發明公開了一種氧化物和硫化物復合正極材料制備方法，具體包括以下步驟：S1、正極材料預處理；S2、氧化物固態電解質包覆；S3、硫化物固態電解質包覆；本發明涉及固態電池技術領域。該氧化物和硫化物復合正極材料制備方法及固態電池，通過過氧化物和硫化物固態電解質復合包覆改性，有效提高了正極材料與固態電解質之間的界面穩定性，減少了界面副反應，提高了電池的性能和循環壽命，氧化物固態電解質層具有較高的離子電導率，能夠加速鋰離子的擴散，提高電池的倍率性能，制備方法工藝簡單高效，原料成本低廉，能耗低，環境友好，便于工業化生產，制備的正極材料的固態電池，具有高能量密度、長循環壽命和安全性高等優點。

技術研發人員：王賓,石亞茹,姚寬科
受保護的技術使用者：中科融能（鹽城）科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28