[发明专利]一种锂电池正极结构及其制备方法、锂电池结构

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池正极结构及其制备方法、锂电池结构。一种锂电池正极结构，该锂电池正极结构包括正极集流体和形成在所述正极集流体之上的正极薄膜层，所述正极薄膜层包括正极材料，所述正极薄膜层上远离正极集流体一侧依次形成有过渡层和修饰层。正极薄膜层之上设置有过渡层，能有效降低正极薄膜与修饰层之间的界面阻抗，而过渡层上的修饰层能有效阻止电解质和正极薄膜层的直接接触，避免电解质中的微量HF与包含了所述修饰层的正极电池结构的不可逆反应，同时抑制高压充电下正极结构层的塌陷，从而使得利用该正极结构层制成的电池的可逆容量和循环性得到提升。

【技术领域】

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池正极结构及其制备方法、锂电池结构。

【背景技术】

锂电池具有高能量密度和输出工作电压的优点，被广泛用于数码电子产品、电动汽车及大规模储能等方面。正极材料是锂电池的重要组成部分，直接影响着锂电池的容量、循环性能等参数。常见的正极材料有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元材料等。但是在高电压下，正极材料结构会发生不可逆的塌陷，从而导致容量快速衰减。此外，锂电池充放电过程中，电极表面会生成一层固体电解质界面膜（SEI膜），其主要成分为锂的化合物，稳定的SEI膜能有效阻止有机大分子进入电极材料结构中增强电极稳定性，从而有效提高电池的循环性能，但同时也会造成一部分锂损失，因此，如何生成稳定的SEI膜将是解决LiCoO₂电池高容量、高电压、高能量等高性能的关键问题。

【发明内容】

为克服目前锂离子正极结构容易发生不可逆的塌陷，导致离子电池结构电能容量变低，充放电循环效果变差的问题，本发明提供一种锂电池正极结构稳定，电能比容量高、充放电循环效果好的锂电池正极结构及其制备方法。

本发明为了解决上述技术问题，提供一技术方案：

一种锂电池正极结构，该锂电池正极结构包括正极集流体和形成在所述正极集流体之上的正极薄膜层，所述正极薄膜层包括正极材料，所述正极薄膜层上远离正极集流体一侧依次形成有过渡层和修饰层；所述过渡层由钴酸锂靶材和快离子导体靶材共同溅射，以形成在正极薄膜层之上；所述修饰层由快离子导体靶材单独溅射后进行退火处理，以形成在所述过渡层之上；

所述快离子导体为Li_1+yA_yTi_2-x-yM_x(PO₄)₃、La_2/3-xLi_3xTiO₃中的任一种；其中，在Li_1+yA_yTi_2-x-yM_x(PO₄)₃中：0≤x≤2, 0≤y≤2和0≤x+y≤2，A为Al、Ga、In、Sc、Y中任一种，M为Ge、Zr、Hf中任一种；在La_2/3-xLi_3xTiO₃中：0.05＜x＜0.167。

优选地，所述过渡层厚度为50-100nm，所述修饰层的厚度为10-60nm。

本发明为了解决上述技术问题，提供又一技术方案：

一种制备上述锂电池正极结构的方法：

利用磁控溅射法在正极集流体上形成正极薄膜层；

利用磁控溅射法在所述正极薄膜层上远离所述正极集流体一侧依次形成过渡层和修饰层，所述过渡层包括正极薄膜层所包括的正极材料和快离子导体，所述修饰层包括快离子导体；

所述过渡层由钴酸锂靶材和快离子导体靶材共同溅射，以形成在正极薄膜层之上；所述修饰层由快离子导体靶材单独溅射后进行退火处理，以形成在所述过渡层之上；