本發(fā)明涉及電池材料，具體為一種電解質(zhì)包覆改性正極材料及固態(tài)電池。

背景技術(shù)：

1、全固態(tài)電池是用固體電解質(zhì)代替液體電解液的電池系統(tǒng)。由于全固態(tài)電池采用具有高導(dǎo)電性和阻燃性的材料，因而能夠?qū)崿F(xiàn)電池的高能量和高輸出密度，且由于鋰離子是在不易燃燒的固體電解質(zhì)中移動的，因此，固態(tài)電池相較于常規(guī)使用電解液的電池來說，安全性更高，且蓄電量、輸出功率也更大，固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋰電池中的隔膜和電解液，顯著降低了電池的自燃和爆炸風(fēng)險，高溫時不會出現(xiàn)明顯分解，安全性高、工作溫度范圍寬，并且固態(tài)電解質(zhì)較難泄露、揮發(fā)，長期循環(huán)時電解質(zhì)不會發(fā)生干涸問題，循環(huán)壽命長、電池壽命長，其具有較高的能量密度和出色的安全性能，被普遍認(rèn)為是未來鋰電池的發(fā)展方向，但固態(tài)電池的發(fā)展依然面臨著不小的阻力，包括不良的固-固接觸、界面副反應(yīng)及空間電荷層引起的大界面電阻，造成的固態(tài)電池首效較低、倍率性能差、容量快速衰減等問題。

2、隨著電動汽車、智能手機等電子設(shè)備的普及，對鋰離子電池的性能要求日益增高，然而，傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)電池存在易泄漏、易燃易爆等安全隱患，且其離子傳輸速度有限，難以滿足高能量密度、高功率密度電池的需求，因此，研發(fā)新型固態(tài)電解質(zhì)包覆改性正極材料成為當(dāng)前鋰離子電池領(lǐng)域的熱點之一。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種電解質(zhì)包覆改性正極材料及固態(tài)電池，解決了上述背景技術(shù)中所提到的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種電解質(zhì)包覆改性正極材料，由正極材料基體和包覆在其表面的固態(tài)電解質(zhì)層組成；

3、所述固態(tài)電解質(zhì)層采用鋰離子導(dǎo)電玻璃li2o-b2o3-m體系，其中m選自硫酸鋰、二氧化硅、氧化鋁中的至少一種，或它們的組合。

4、優(yōu)選的，所述固態(tài)電解質(zhì)層通過化學(xué)氣相沉積法或溶膠-凝膠法等技術(shù)在正極材料基體表面均勻包覆。

5、優(yōu)選的，所述硫酸鋰、二氧化硅和氧化鋁的質(zhì)量比為3:2:1。

6、優(yōu)選的，所述正極材料基體包括三元材料、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰或富鋰正極材料中的任意一種或至少兩種的組合。

7、優(yōu)選的，所述固態(tài)電解質(zhì)層的厚度為10-50μm。

8、另一方面，本發(fā)明提供一種上述電解質(zhì)包覆改性正極材料的制備方法，包括以下步驟：

9、s1、固態(tài)電解質(zhì)前驅(qū)體的制備：將鋰源、硼源和m源按照預(yù)設(shè)比例混合，并加入有機溶劑中，通過攪拌和加熱使原料充分溶解和反應(yīng)，得到均勻的固態(tài)電解質(zhì)前驅(qū)體溶膠，溶膠的穩(wěn)定性和粘度通過滴加穩(wěn)定劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，以確保其在正極材料表面的均勻包覆；

10、s2、正極材料基體的制備：采用常規(guī)的固相反應(yīng)法制備所需的正極材料基體，原料選用鈷酸鋰或磷酸鐵鋰，在制備過程中，需嚴(yán)格控制原料的純度、反應(yīng)溫度和時間等參數(shù)，以確?；w材料具有良好的電化學(xué)性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；

11、s3、固態(tài)電解質(zhì)包覆：將正極材料基體加入固態(tài)電解質(zhì)前驅(qū)體溶膠中，通過攪拌、超聲等方式使溶膠均勻包覆在正極材料基體表面，然后，將包覆后的材料轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)襯中，在適當(dāng)?shù)臏囟?50-220℃和時間2-4小時下進(jìn)行溶劑熱法處理，在此過程中，固態(tài)電解質(zhì)前驅(qū)體轉(zhuǎn)化為固態(tài)電解質(zhì)層，并緊密附著在正極材料基體表面；

12、s4、煅燒處理：將包覆有固態(tài)電解質(zhì)層的正極材料前驅(qū)體進(jìn)行煅燒處理，煅燒溫度控制在600-800℃之間，時間為4-8小時，去除有機溶劑和未反應(yīng)的雜質(zhì)，使固態(tài)電解質(zhì)層更加致密、均勻；

13、s5、后處理：對煅燒后的材料進(jìn)行破碎、篩分等后處理步驟，去除多余的顆粒和雜質(zhì)，最終得到粒度均勻、性能優(yōu)異的固態(tài)電解質(zhì)包覆改性正極材料。

14、優(yōu)選的，所述s1中，鋰源包括碳酸鋰、硝酸鋰、鎳酸鋰、氫氧化鋰、一水合氫氧化鋰、氫化鋰、氟化鋰、氯化鋰、溴化鋰、乙酸鋰、氧化鋰、硫酸鋰、檸檬酸鋰中的至少一種。

15、再一方面，本發(fā)明還提供一種固態(tài)電池，包括上述電解質(zhì)包覆改性正極材料或上述制備方法得到的電解質(zhì)包覆改性正極材料。

16、有益效果

17、本發(fā)明提供了一種電解質(zhì)包覆改性正極材料及固態(tài)電池。與現(xiàn)有技術(shù)相比具備以下有益效果：該電解質(zhì)包覆改性正極材料及固態(tài)電池，通過優(yōu)化固態(tài)電解質(zhì)層的組成和制備工藝，該層能夠有效隔離正極材料與電解液，防止電解液對正極材料的腐蝕和剝離，同時提供高效的離子傳輸通道，顯著提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能和安全性，正極材料具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，通過固態(tài)電解質(zhì)層的隔離和保護(hù)作用，有效抑制了電解液對正極材料的腐蝕和剝離，顯著延長了電池的使用壽命，顯著提升了電池的倍率性能，固態(tài)電解質(zhì)層提供了高效的離子傳輸通道，降低了離子傳輸?shù)淖枇Γ闺姵啬軌蛟诟弑堵氏驴焖俪浞烹?，提高了電池的安全性，固態(tài)電解質(zhì)層有效隔離了正負(fù)極材料，避免了液態(tài)電解質(zhì)可能引發(fā)的泄漏和燃燒等安全隱患，顯著提高了電池的安全性能，制備方法簡單、成本低廉，易于實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，通過優(yōu)化制備工藝和參數(shù)，可以進(jìn)一步提高正極材料的性能和穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種電解質(zhì)包覆改性正極材料，其特征在于：由正極材料基體和包覆在其表面的固態(tài)電解質(zhì)層組成；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電解質(zhì)包覆改性正極材料，其特征在于：所述固態(tài)電解質(zhì)層通過化學(xué)氣相沉積法或溶膠-凝膠法等技術(shù)在正極材料基體表面均勻包覆。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電解質(zhì)包覆改性正極材料，其特征在于：所述硫酸鋰、二氧化硅和氧化鋁的質(zhì)量比為3:2:1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電解質(zhì)包覆改性正極材料，其特征在于：所述正極材料基體包括三元材料、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰或富鋰正極材料中的任意一種或至少兩種的組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電解質(zhì)包覆改性正極材料，其特征在于：所述固態(tài)電解質(zhì)層的厚度為10-50μm。

6.一種權(quán)利要求1-5任一項的電解質(zhì)包覆改性正極材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述s1中，鋰源包括碳酸鋰、硝酸鋰、鎳酸鋰、氫氧化鋰、一水合氫氧化鋰、氫化鋰、氟化鋰、氯化鋰、溴化鋰、乙酸鋰、氧化鋰、硫酸鋰、檸檬酸鋰中的至少一種。

8.一種固態(tài)電池，其特征在于：包括權(quán)利要求1-5任一項所述的電解質(zhì)包覆改性正極材料或權(quán)利要求6-7任一項所述的制備方法得到的電解質(zhì)包覆改性正極材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種電解質(zhì)包覆改性正極材料，正極材料基體和包覆在其表面的固態(tài)電解質(zhì)層組成；固態(tài)電解質(zhì)層采用鋰離子導(dǎo)電玻璃Li<subgt;2</subgt;O?B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;?M體系，其中M選自硫酸鋰、二氧化硅、氧化鋁中的至少一種，或它們的組合，本發(fā)明涉及電池材料技術(shù)領(lǐng)域。該電解質(zhì)包覆改性正極材料及固態(tài)電池，通過優(yōu)化固態(tài)電解質(zhì)層的組成和制備工藝，該層能夠有效隔離正極材料與電解液，防止電解液對正極材料的腐蝕和剝離，同時提供高效的離子傳輸通道，顯著提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能和安全性，正極材料具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，通過固態(tài)電解質(zhì)層的隔離和保護(hù)作用，有效抑制了電解液對正極材料的腐蝕和剝離，顯著延長了電池的使用壽命，顯著提升了電池的倍率性能。

技術(shù)研發(fā)人員：劉浩博,王賓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中科融能（鹽城）科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9