[发明专利]正极材料及其制备方法以及锂电池正极片和固态锂电池

说明书

本发明涉及锂电池领域，公开了一种正极材料及其制备方法以及锂电池正极片和固态锂电池。该正极材料包括正极活性材料以及包覆于该正极活性材料上的氟化TiS₂材料。本发明采用氟化TiS₂材料包覆正极活性材料，氟化TiS₂材料离子电导率高，有利于Li⁺在界面处的传输；氟化TiS₂材料结构中存在F^‑，结构更加稳定，有利于电池循环稳定性的提升；以及氟化TiS₂材料包覆工艺简单，可以缓解在制备过程中与正极材料发生的元素相互扩散现象，更有利于正极材料的电化学性能发挥。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种正极材料及其制备方法以及锂电池正极片和固态锂电池。

背景技术

现有以无机固态电解质为基础的全固态锂电池采用传统正极材料或者在正极材料表面进行包覆处理，其中包覆物为氧化物、含锂的过渡金属氧化物等。比如LiNbO₃、LiTaO₃、Li₄Ti₅O₁₂、Al₂O₃等，其中以LiNbO₃包覆的正极材料应用最为广泛。

CN106935796A公开了一种硫/硫化物/铜三元复合正极及其制备和在镁-硫电池中的运用。硫/硫化物/铜三元复合正极包含升华硫、金属硫化物以及金属铜箔。同时利用该硫/硫化物/铜三元复合正极、与镁离子电解质和金属镁负极组装成镁-硫电池。该复合正极不仅能将多硫离子有效束缚在正极区域，从而抑制“穿梭效应”，而且可以凭借金属铜箔的溶解并生成非化学计量比硫化铜(Cu_xS，0x≤2)中间相，进而促进放电产物MgS的电化学转化反应，显著提高电池的充放电比容量并改善镁-硫电池的循环稳定性。其中，金属硫化物选自硫化铁、硫化钛、硫化镍、硫化钴等。

CN1503385A公开了一种用于锂-硫电池的正极和具有该正极的锂-硫电池。该正极包括选自元素硫(S₈)、硫基化合物和它们的混合物的正活性材料；导电材料；粘结剂和颗粒尺寸D(v，50％)为5000nm或更小的无机添加剂，并且该无机添加剂不溶于由非水性有机溶剂组成的电解质中。其中硫基化合物选自硫化锂等，无机添加剂选自硫化钛等。

CN107240699A公开了一种掺杂型锂电池正极材料，由以下组分组成：92重量％～96重量％三元材料和4重量％～8重量％掺杂材料；其中，所述掺杂材料为硫化亚铁、硫化锰和二硫化钛中两种以上的混合物。本发明单体能量密度高且高温下反复充放电后电极极化现象较轻，可以有效提高锂电池在高温下的工作时间和使用寿命。

CN103633329公开了一种全固态锂离子电池复合型正极材料及其制备方法和全固态锂离子电池。该全固态锂离子电池复合型正极材料包括正极活性材料和设置在正极活性材料表面的包覆层，所述正极活性材料为钴酸锂，镍酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂，镍钴锰酸锂，五氧化二钒，三氧化钼和二硫化钛中的一种或多种，包覆层的材料为一种或多种含锂过渡金属氧化物，具体为钛酸锂、钒酸锂Li₃VO₄或钒酸锂LiVO₃、锂铁氧化物、锂铜氧化物、锆酸锂、铌酸锂、钼酸锂、钽酸锂和钨酸锂中的一种或多种。

现有技术中主要存在问题有：a.氧化物材料的离子电导率偏低，严重阻碍了Li⁺在界面处的传输，对降低界面阻抗方面的改善有限；b.氧化物与硫化物电解质材料之间相容性不好，会产生空间电荷层等问题。

因此，如何获得Li⁺的传输速率高的正极材料以及电化学性能优良的固态锂电池还需要进一步开发和研究。

发明内容