全固态电池用正极活性材料、包含其的全固态电池正极以及全固态电池的制作方法

本申请要求基于2022年7月22日提交的韩国专利申请10-2022-0090983号的优先权的权益，其全部内容均作为本说明书的一部分。本发明涉及全固态电池用正极活性材料、包含该材料的全固态电池正极以及全固态电池。

背景技术：

1、锂二次电池广泛用作便携式设备(包括it移动设备)的电源，最近市场已经从小型锂二次电池发展到中型或大型二次电池。特别地，用于汽车的电池的使用迅速增加。为了用作电动车辆的电源，锂二次电池需要具备高能量密度和高功率特性，并且确保安全被认为是尤其重要的。

2、常规的锂二次电池使用液态、非水性有机电解质，具有起火和爆炸的风险。由于采用这种技术的产品不断发生爆炸事故，因此迫切需要解决这一问题。

3、全固态电池是指用固体电解质取代液态有机电解质的电池，电池的所有组件(包括电极和电解质)都是固态的。由于其中的固体电解质具有很高的安全性，因此可以从根本上消除起火或爆炸的风险。

4、作为全固态锂二次电池的固体电解质，可以使用凝胶型聚合物电解质，也可以使用硫化物或氧化物类固体电解质。其中，硫化物类固体电解质具有超过1×10-2s/cm的高锂离子电导率，以及超过5v的宽电位窗，即使在极端环境下也仅导致较低的特性劣化，在设计具有高能量密度的锂离子二次电池方面具有很大优势。

5、在具有这种硫化物类固体电解质的全固态电池中，由于正极活性材料和硫化物类固体电解质之间的界面电阻高，容量无法适当地表达出来。这种界面电阻被认为是主要由以下原因引起的：1)空间电荷层现象，其中由于正极活性材料和固体电解质之间的化学势差异而在固体电解质的界面上形成贫锂层；以及2)由于正极活性材料和固体电解质的界面上的化学反应而形成了界面杂质层。

6、常规上，为了解决这一问题，在正极活性材料和固体电解质之间的界面上涂覆具有锂离子传导性的锂金属氧化物(limexoy)作为缓冲层，以抑制空间电荷层的形成。然而，这种在界面上涂覆锂金属氧化物的方法并不能充分抑制空间电荷层的形成。因此，需要开发能够抑制固体电解质和正极活性材料之间的界面电阻的新型涂层材料。

技术实现思路

1、[技术问题]

2、为了解决上述问题，本发明的发明人进行了各种研究，发现在锂金属氧化物表面涂覆具有立方晶系结构的电介质能够降低正极活性材料与硫化物类固体电解质之间的界面电阻，从而完成了本发明。

3、因此，本发明旨在提供一种能够降低正极活性材料与硫化物类固体电解质之间界面电阻的正极活性材料，以及包含该正极活性材料的正极。

4、此外，本发明旨在提供一种包括该正极的全固态电池，其具有优异的初始效率、倍率特性和再现性，并且能够降低过电压。

5、[技术方案]

6、为了实现上述目的，

7、本发明提供了一种全固态电池用正极活性材料，其包含：包含锂金属氧化物的核部；以及位于核部表面上的包含具有立方晶系结构的电介质的涂覆部。

8、此外，本发明还提供了一种全固态电池用正极，其包括正极活性材料、硫化物类固体电解质和导电材料，其中该正极活性材料是本发明的正极活性材料。

9、此外，本发明提供了一种全固态电池，其包含：本发明的正极；负极；以及这些电极之间的固体电解质层。

10、[有益效果]

11、由于本发明的正极活性材料表面涂覆有具有立方晶系结构的电介质，因此能够降低在硫化物类固体电解质与正极活性材料之间的界面处产生的电阻。

12、此外，包含本发明的正极活性材料的全固态电池能够改善初始效率、倍率特性和再现性，并且能够降低过电压。

技术特征：

1.一种全固态电池用正极活性材料，所述正极活性材料包括：包含锂金属氧化物的核部；以及位于所述核部的表面上的包含具有立方晶系结构的电介质的涂覆部。

2.如权利要求1所述的全固态电池用正极活性材料，其中，所述具有立方晶系结构的电介质具有顺电性。

3.如权利要求2所述的全固态电池用正极活性材料，其中，所述具有立方晶系结构的电介质包含选自式1表示的化合物的至少一种：

4.如权利要求3所述的全固态电池用正极活性材料，其中，所述电介质包含选自由具有立方晶系结构的batio3和srtio3组成的组的至少一种。

5.如权利要求1所述的全固态电池用正极活性材料，其中，具有顺电性的所述具有立方晶系结构的电介质在25℃时的介电常数为100至400。

6.如权利要求1所述的全固态电池用正极活性材料，其中，所述电介质的平均粒径为1nm至100nm。

7.如权利要求1所述的全固态电池用正极活性材料，其中，所述具有立方晶系结构的电介质以岛型形式分布在所述核部的表面上，并且以预定的间隔彼此隔开。

8.如权利要求1所述的全固态电池用正极活性材料，其中，基于所述正极活性材料的总重量，所述正极活性材料包含0.5重量％至5重量％的电介质。

9.如权利要求1所述的全固态电池用正极活性材料，其中，所述锂金属氧化物是由式2表示的化合物：

10.一种全固态电池用正极，所述正极包含权利要求1至9中任一项所述的正极活性材料、硫化物类固体电解质和导电材料。

11.一种全固态电池，其包含：权利要求10所述的正极；负极；以及所述正极和负极之间的固体电解质层。

技术总结
本发明涉及一种全固态电池用正极活性材料，包含该正极活性材料的正极以及全固态电池，所述正极活性材料包括包含锂金属氧化物的核部；以及位于核部表面上的的包含具有立方晶系结构的电介质的涂覆部。

技术研发人员：李大珍,河会珍,赵祐奭,金铉承,金敬洙,刘智相
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16