[发明专利]一种长循环寿命混合固液电解质锂蓄电池及其制备方法

说明书

本发明涉及混合固液电解质的锂蓄电池，公开了一种长循环寿命混合固液电解质锂蓄电池及其制备方法，其包括正极片、负极片、混合固液电解质膜、铝塑膜、正极端子和负极端子；正极片包括正极层，正极层中包括正极粉体，正极粉体的颗粒包括镍钴锰三元材料的内核和由氧化铝、无机固态电解质微晶混合而成的壳层；无机固态电解质微晶为无机氧化物固态电解质或快离子导体固态电解质，无机固态电解质微晶嵌合固定于氧化铝中，且其单独或组合形成离子导通通道；离子导通通道连通壳层的外表面和内核的外表面，本申请的混合固液电解质锂蓄电池在充放电使用过程中具有优良的循环性能、倍率性能和安全性能。

技术领域

本发明涉及混合固液电解质的锂蓄电池，特别涉及一种长循环寿命混合固液电解质锂蓄电池及其制备方法。

背景技术

锂蓄电池产业是新能源产业的重要组成部分。近年来，随着新能源行业的快速发展，对锂蓄电池的安全、循环寿命性能提出了越来越高的要求，混合固液电解质锂蓄电池、全固态锂蓄电池等技术方向越来越受到学术界及产业界的重视。在混合固液电解质锂蓄电池、全固态锂蓄电池与现有所有电池相同的，两者均包括有三大重要组成部分：正极、电解质和负极。

现有正极多有固态的正极材料制作得到，其中应用较为广泛的正极材料主要有传统的磷酸铁锂正极材料和当下使用较多的镍钴锰(NCM)三元正极材料。镍钴锰三元材料因高镍含量，具有较高能量密度的性质，使其越来越受到市场的青睐，市场份额不断扩大。但相较传统的磷酸铁锂正极材料，镍钴锰三元材料的高镍含量使其嵌锂容量高的同时，还带来的一定的缺陷。镍钴锰(NCM)三元正极材料嵌锂后的电位高，其中过渡金属转化为高价态，易与液态电解质、部分的固态电解质如硫化物固态电解质、有机聚合物固态电解质发生反应，导致电解质劣化和过渡金属元素溶出，形成安全隐患、降低锂蓄电池的安全性低。

针对上述问题，当下技术中使用氧化铝包覆三元正极材料颗粒，以化学性质较为稳定的氧化铝为三元正极材料颗粒提供一层保护，减少三元正极材料与电解质的直接接触，进而改善三元正极材料的稳定性，提高三元正极材料在锂蓄电池中制备正极使用时的安全性能。

为保证氧化铝的保护作用，该技术对包覆三元正极材料颗粒的氧化铝完整性和致密性要求高。故而当下技术中对该技术还做了优化改进，如氧化铝包覆层采用气相沉积法在三元正极材料颗粒外表面上沉积得到，甚至对三元正极材料颗粒表面先进行电晕放电处理后再使用气相层积法沉积氧化铝，以提高氧化铝包覆层的完整性致密性以及其对三元正极材料颗粒表面的附着力。

然而该技术在采用完整致密的氧化铝包覆层包覆保护三元正极材料颗粒的同时，因氧化铝的电子电导性和离子电导性差，使得三元正极材料的电导率大为降低，降低了锂蓄电池的倍率性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种长循环寿命混合固液电解质锂蓄电池，充放电使用过程中具有优良的循环性能、倍率性能和安全性能。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种长循环寿命混合固液电解质锂蓄电池，包括正极片、负极片、设置于正极片与负极片之间的混合固液电解质膜、铝塑膜、正极端子和负极端子，所述正极片包括正极层，所述正极层中包括正极粉体和粘结剂，所述正极粉体包括镍钴锰三元材料的内核和由氧化铝、无机固态电解质微晶混合包覆而成的壳层，所述无机固态电解质微晶为无机氧化物固态电解质或快离子导体固态电解质，所述无机固态电解质微晶嵌合固定于氧化铝中，且所述壳层内无机固态电解质微晶单独或组合形成离子导通通道，所述离子导通通道连通壳层的外表面和内核的外表面。

通过采用上述技术方案，镍钴锰三元材料的晶粒为内核，外侧由无机固态电解质微晶和氧化铝混合包覆形成壳层，形成混合核壳结构的三元正极粉体颗粒。其中无机固态电解质微晶具有良好的离子电导率，壳层中无机固态电解质微晶嵌合固定并形成连通壳层外侧面和内核外表面的离子导通通道，改善壳层的锂离子电导率。