高压锂离子电池用改性正极及其制备方法

本发明涉及高压锂离子电池(lib)用改性正极及其制造方法。

背景技术：

1、可充电锂离子电池(lib)已在便携式电子设备和电动汽车应用中广泛商业化。正极材料对锂离子电池的电化学性能和安全性起着重要的作用。

2、本申请公开了用于锂离子电池(lib)的具有高容量、高稳定性、低成本的改进正极及其制备方法。

技术实现思路

1、在一些实施方式中，复合物的成分包括：

2、第一部分，包括富镍linixcoymnzo2，其中0.5＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1；

3、第二部分，包括li3po4；

4、其中，第二部分涂覆在第一部分上；并且第一部分掺杂有选自zr、sn、nb、ta、al和fe中的至少一种的元素金属；其中li3po4与linixcoymnzo2之间的摩尔比范围为0.76:100至3.8:100。

5、在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，金属元素是al。第二部分的厚度为1-20nm。

6、在一些实施例中，锂离子电池包括：正极、在正极上的电解质、和在电解质上的锂负极；其中正极包括：第一部分包括富镍linixcoymnzo2，其中0.5＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1；第二部分包括li3po4，其中：第二部分涂覆在第一部分上，并且第一部分掺杂有选自zr、sn、nb、ta、al和fe中的至少一种的元素金属。

7、在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，电解质是固态电解质。

8、在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，固态电解质包括：(i)li7-3ala3zr2lao12，l＝al，ga或fe，0＜a＜0.33分(ii)li7la3-bzr2mbo12，m＝bi或y，0＜b＜1；和(iii)li7-cla3(zr2-c,nc)o12，n＝in、si、ge、sn、v、w、te、nb或ta，0＜c＜1。

9、在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，固态电解质包括：li6.4la3zr1.4ta0.6o12，li6.5la3zr1.5ta0.5o12或其组合。

10、在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，固态电解质包括li10gep2s12、li1.5al0.5ge1.5(po4)3、li1.4al0.4ti1.6(po4)3、li0.55la0.35tio3、聚丙烯酸乙酯(ipn-pea)电解质互穿聚合物网络、三维陶瓷/聚合物网络、原位增塑聚合物、具有良好排列的陶瓷纳米线的复合聚合物、peo基固态聚合物、柔性聚合物、聚合物离子液体、原位形成的li3ps4、li6ps5cl或其上述组合。

11、在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，电解质是液态电解质。

12、在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，液态电解质包括：有机溶剂，以及在有机溶剂中的lipf6、libf4、liclo4、锂螯合双硼酸盐(例如，双(草酸)硼酸锂)、电解质添加剂、碳酸氟乙烯酯(fec)、磷酸三(三甲基硅基)酯(tmsp)、碳酸乙烯酯(vc)或其组合。

13、在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，金属元素是al。

14、在一些实施方式中，一种形成组合物的方法，包括：将金属前驱体与镍钴锰(ncm)前驱体混合以形成第一混合物；将锂基化合物添加到第一混合物中以形成第二混合物；将第二混合物在预定温度下煅烧预定时间以形成该复合物。

15、在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述成分包括第一部分包括富镍linixcoymnzo2，其中0.5＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1；第二部分包括li3po4，其中，第二部分涂覆在第一部分上；并且第一部分掺杂有选自zr、sn、nb、ta、al和fe中的至少一种的元素金属。

16、在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，金属前驱体选自zr-前体、si-前体、sn-前体、nb-前体、ta-前体、al-前体和fe-前体中的至少一种。其中，“前体”为“前驱体”的意思。

17、在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述金属前驱体为al-前驱体。

18、在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，锂基化合物(锂源)选自li2co3、lioh、lino3和ch3cooli的至少一种。

19、在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，预定温度在700℃到1200℃之间；预定时间在8小时到15小时之间。

技术特征：

1.一种复合物，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的复合物，其特征在于，所述金属元素为铝。

3.根据权利要求1所述的复合物，其特征在于，第二部分的厚度为1-20nm。

4.一种锂离子电池，其特征在于，包括：正极、在正极上的电解质、和在电解质上的锂负极；其中，正极包括：第一部分，包括富镍linixcoymnzo2，其中0.5＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1；

5.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解质为固态电解质。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述固态电解质成分包括：

7.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述的固态电解质包括：li6.4la3zr1.4ta0.6o12、li6.5la3zr1.5ta0.5o12或其组合。

8.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述固态电解质包括li10gep2s12、li1.5al0.5ge1.5(po4)3、li1.4al0.4ti1.6(po4)3、li0.55la0.35tio3、聚丙烯酸乙酯（ipn-pea）电解质互穿聚合物网络、三维陶瓷/聚合物网络、原位增塑聚合物、具有良好排列的陶瓷纳米线的复合聚合物、peo基固态聚合物、柔性聚合物、聚合物离子液体、原位形成的li3ps4、li6ps5cl或其组合。

9.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述电池质是液态电解质。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述液态电解质包括：有机溶剂，以及在有机溶剂中的lipf6、libf4、liclo4、锂螯合双硼酸盐（例如，双（草酸）硼酸锂）、电解质添加剂、碳酸氟乙烯酯（fec）、磷酸三（三甲基硅基）酯（tmsp）、碳酸乙烯酯（vc）或其组合。

11.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属元素为铝。

12.一种制备复合物的方法，其特征在于，包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述复合物包括：第一部分，包括富镍linixcoymnzo2，其中0.5＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1；第二部分，包括li3po4，其中0＜α＜9，0＜β＜3，1＜γ＜10；其中，第二部分涂覆在第一部分上，并且第一部分掺杂有选自zr、sn、nb、ta、al和fe中的至少一种的元素金属。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述金属前驱体选自zr-前体、si-前体、sn-前体、nb-前体、ta-前体、al-前体和fe-前体中的至少一种。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述金属前驱体为铝前驱体。

16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述锂基化合物选自li2co3、lioh、lino3, 和ch3cooli中的至少一种。

17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述预定温度在700℃到1200℃之间，所述预定时间在8小时到15小时之间。

技术总结
本发明涉及高压锂离子电池用改性正极及其制备方法，具体涉及一种复合物及其制备方法。所述复合物包括：第一部分，包括富镍LiNi<subgt;x</subgt;Co<subgt;y</subgt;Mn<subgt;z</subgt;O<subgt;2</subgt;，其中0.5＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1；第二部分，包括Li<subgt;3</subgt;PO<subgt;4</subgt;；其中，第二部分涂覆在第一部分上；并且第一部分掺杂有选自Zr、Sn、Nb、Ta、Al和Fe中的至少一种的元素金属；其中Li<subgt;3</subgt;PO<subgt;4</subgt;与LiNi<subgt;x</subgt;Co<subgt;y</subgt;Mn<subgt;z</subgt;O<subgt;2</subgt;之间的摩尔比范围为0.76:100至3.8:100。制备该复合物的方法包括：将金属前驱体与镍钴锰前驱体混合以形成第一混合物；将锂基化合物添加到第一混合物中以形成第二混合物；将第二混合物在预定温度下煅烧预定时间以形成该组合物。

技术研发人员：温兆银,姚柳,靳俊,宋真,修同平,M·E·巴丁
受保护的技术使用者：中国科学院上海硅酸盐研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8