[发明专利]一种正极材料及其制备方法

说明书

一种正极材料及其制备方法，属于锂离子电池领域，克服现有技术中的全固态电池的电化学性能，尤其倍率性能较差的缺陷。本发明正极材料的制备方法，原料包括含硫银锗矿型硫化物固态电解质、活性物质和导电剂；所述制备方法包括以下步骤：称取原料，根据活性物质的质量含量，对所述含硫银锗矿型硫化物固态电解质进行二次球磨，然后将所有原料混合、研磨制得正极材料；当活性物质质量含量为50％≤w＜70％时，不进行二次球磨或所述二次球磨条件为：球料比z18，或球磨时间w3h；当活性物质质量含量为70％≤w≤80％时，所述二次球磨条件为：球料比z满足40＞z≥18，且球磨时间w满足5h＞w≥3h。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是解决能源问题的关键技术之一，在过去几十年中锂离子电池被作为性能优异的储能器件得到广泛使用。能量密度是动力电池性能的第一指标，但目前传统锂离子电池正极材料的能量密度已经逼近理论值。此外，随着锂离子电池使用的增长，自燃自爆等安全事故发生的频次也明显增加，安全性问题已经成为了阻碍锂离子电池进一步应用和发展的关键性问题。发生锂离子电池安全事故的主要原因是电池中使用了易燃的有机电解液，在电池热失控时易燃烧起火。

全固态电池借助固态电解质进行离子传导，与传统液态电池相比不易燃、不挥发，电池的安全性得到大幅度的提高。在解决安全性的同时，固态锂离子电池体系还有可能提升电池的能量密度。全固态电池作为下一代高能量密度主流技术方案成为了研究热点。

固态电解质是固态电池的核心材料，由于自身物理及化学性质的影响，固态电解质不挥发、不易燃、机械强度高，具有避免电池内部短路、防止电解液泄露、不含易燃易爆成分等独特优势，有望成为解决锂二次电池安全性的关键。但相比于液态锂离子电池，全固态电池由于固固接触导致界面阻抗较大，从而导致其的电化学性能，尤其是倍率性能较差。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的全固态电池中倍率性能较差的缺陷，从而提供一种正极材料及其制备方法。

为此，本发明提供了以下技术方案。

本发明提供了一种正极材料的制备方法，原料包括含硫银锗矿型硫化物固态电解质、活性物质和导电剂；

所述制备方法包括以下步骤：

称取原料，根据活性物质的质量含量，对所述含硫银锗矿型硫化物固态电解质进行二次球磨，然后将所有原料混合、研磨制得正极材料；

当活性物质质量含量为50％≤w＜70％时，不对所述含硫银锗矿型硫化物固态电解质进行二次球磨或所述二次球磨条件为：球料比z18，或球磨时间w3h；

当活性物质质量含量为70％≤w≤80％时，对所述含硫银锗矿型硫化物固态电解质，所述二次球磨条件为：球料比z满足40＞z≥18，且球磨时间w满足5h＞w≥3h。

球料比指的是球的总质量和含硫银锗矿型硫化物固态电解质的质量比。

二次球磨在惰性气氛下进行，优选为在氩气氛围下进行。

进一步的，所述含硫银锗矿型硫化物固态电解质和导电剂的质量比为(7～9)：1。

进一步的，满足以下条件(1)-(3)中的至少一项：

(1)所述含硫银锗矿型硫化物固态电解质为Li₆PS₅Cl；

(2)所述活性物质为LiNi_xCo_yM_1-x-yO₂，其中，M＝Mn或Al，0.6≤x＜1，0.01＜y≤0.2；

(3)所述导电剂包括炭黑、导电石墨、纳米碳纤维、碳纳米管或石墨烯中的至少一种。