[发明专利]一种固态电池专用高比容量高镍正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种固态电池专用高比容量高镍正极材料的制备方法，该方法主要包括以下步骤：将Ni_xCo_yMn_1‑x‑y(OH)₂前驱体和金属氧化物、锂源以一定比例混合，将混后的物料置于氧气炉中进行热处理，在低温下处理一段时间，再升温到高温，先通氧气，后通氨气处理一段时间，然后将热处理后的物料与温度较高的纯水，混合并搅拌一段时间后，抽干水分，并放入烘箱中烘干。最后，将烘干后的物料与另一种氧化物按照一定的比例混合，先通氧气，再通氨气进行二次焙烧包覆。该方法可以在材料表面刻蚀出微小的孔径，降低碱性杂质残留，提高材料的首次放电效率及循环保持率，更适用于固态电解质的实际工况。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料领域，尤其涉及一种固态电池专用高比容量高镍正极材料及其制备方法。

背景技术

在未来应用中，中大型锂离子电池具有巨大的潜力。高镍三元正极材料将LiNiO₂,LiCoO₂和LiMnO₂三种材料的优点集于一身，具有较高的能量密度，较好的热稳定性和电化学稳定性以及较低的成本，是一类前景较好的锂离子电池正极材料。

然而，传统锂离子电池中普遍采用液态电解质，液态电解质易燃易爆，在充电过程中锂枝晶的生长很容易刺破隔膜，引起电池短路，造成安全隐患。此外，如果传统锂离子电池中采用高镍材料，由于该类材料制备过程中，反应势能较高，反应不够完全，及易产生LiOH和Li₂CO₃残留，会导致电池在使用过程中，正极材料与电解液发生副反应，从而导致电解液的分解和产气现象，容易导致电池鼓胀变形，降低电池的循环寿命和安全性。

因此，固态锂离子电池是未来锂电池的必然方向。固态锂离子电池在大电流下工作不会因出现锂枝晶而刺破隔膜导致短路，不会在高温下发生副反应，不会因产生气体而发生燃烧，具有极高的安全性。但是，固态电池由于电解质为固相，因此电极材料和电解质的固-固界面会存在接触不良、阻抗高、充电效率低等问题，传统正极材料在固态电池中的表现不如人意。

但是目前针对固态锂离子电池专用正极材料的研究仍然较少，人们还是将传统的正极材料或者简单包覆的应用于固态锂离子电池中。中国专利CN 112002902 A将快离子导体和导电聚合物双包覆的三元材料用于固态电池中；CN 112002898A则是在固态电池中应用了磷酸钛镧锂包覆改性的三元正极材料，本质上还是传统快离子导体包覆的三元材料，没有针对固态电池的特性设计材料。因此，如何针对固态电池高相界面作用力设计高镍材料，成为了本领域技术人员关注的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种固态电池专用高比容量高镍正极材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种固态电池专用高比容量高镍正极材料，所述高镍正极材料为核壳结构，内核为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂材料，其中，0.80≤x≤0.98，0.02≤y≤0.2，且1-x-y＞0，包覆层由内层LiM_aO_b快离子盐包覆层和外层M_aO_b氧化物包覆层组成，包覆层总厚度为50～100μm，所述内层LiM_aO_b快离子盐包覆层和外层M_aO_b氧化物包覆层表面具有微孔，所述微孔的孔径为5～10nm，是由氨气刻蚀而形成。

一种固态电池专用高比容量高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：