[发明专利]包括用于防止扩散的涂布层的用于全固态电池组的阴极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及包括用于防止扩散的涂布层的用于全固态电池组的阴极材料及其制备方法。阴极材料可以包括涂布层，当全固态电池组被充电和放电时，所述涂布层能够防止过渡金属阳离子在阴极活性材料和固体电解质之间扩散。

技术领域

本发明涉及一种阴极材料及其制备方法，所述阴极材料包括当全固态电池组被充电和放电时能够防止过渡金属阳离子在阴极活性材料和固体电解质之间扩散的涂布层。

背景技术

使用固体电解质的全固态电池组被称为锂离子二次电池组。全固态电池组包括包含固体电解质的电解质层、形成在电解质层的两个表面上的电极(阴极和阳极)以及结合到每个电极的集电器。作为固体电解质，主要使用具有高的锂离子传导性的硫化物系固体电解质。

包括锂离子的过渡金属氧化物已经被用作阴极活性材料，并且由于阴极活性材料具有低的锂离子传导性，通常，固体电解质被包括在阴极中。

然而，固体电解质与阴极中的阴极活性材料之间的反应性是使全固态电池组的性能大大劣化的因素。原因在于，在全固态电池组的充电和放电期间，过渡金属阳离子在固体电解质和阴极活性材料之间扩散，因此界面电阻增加并且材料劣化。

其结果是，在现有技术中，提出了在阴极活性材料的表面上涂布陶瓷复合物的方法。然而，在现有技术中，为了均匀地形成涂布层，会使用复杂的螯合剂，并采用基于pH值控制的水基方法。其结果是，由于存在有机材料含量过多、水的高表面张力、低润湿性以及在干燥过程中附聚的问题，难以实现期望程度的涂布均匀性，并且可能不会形成纳米尺寸的涂布层，因此，阴极活性材料与其他材料之间的界面电阻有所增加。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面涉及提供其中在阴极活性材料上均匀地形成涂布层以防止过渡金属阳离子扩散的阴极材料及其制备方法。

本发明在各个方面还努力提供包括以纳米尺寸厚度形成的涂布层的阴极材料及其制备方法。

本发明在各个方面还努力提供包括由第4至6族的过渡金属的化合物制成的涂布层的阴极材料及其制备方法，所述涂布层可以有效地防止过渡金属阳离子的扩散。

本发明在各个方面还努力提供用于容易地制备包括具有上述特征的涂布层的阴极材料的方法。

本发明的目的不限于上述目的。本发明的目的在下面的描述中将更加明显，并且通过在权利要求及其组合中描述的手段来实现。

本发明的各个方面涉及提供用于全固态电池组的阴极材料，其包括：可以吸收和释放锂离子的阴极活性材料；以及在阴极活性材料上形成并且由以下化学式1表示的化合物制成的涂布层：

[化学式1]

Li(M1_xM2_1-x)O₃

在各种示例性实施方案中，M1是选自铝(Al)、硅(Si)、铌(Nb)、钛(Ti)及其组合的元素，M2是选自钽(Ta)、钒(V)及其组合的元素，以及0.4x1.0。换而言之，x可以大于0.4且小于1.0。在各种示例性实施方案中，x为0.5、0.6、0.7、0.8、0.85、0.9等。

在本发明的示例性实施方案中，M1可为铌(Nb)，M2可为钽(Ta)，以及0.6≤x1.0。在一些情况下，x大于或等于0.6且小于1.0。例如，x是0.6、0.65、0.7、0.8、0.9等。

在另一个示例性实施方案中，阴极活性材料可为锂过渡金属氧化物。

在又一个示例性实施方案中，阴极活性材料可以在表面上具有羟基。