一种正极材料及其制备方法、正极片、电池和用电设备与流程

本申请涉及电池，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、正极片、电池和用电设备。

背景技术：

1、近年来，随着电动汽车、大规模储能系统及消费电子设备的快速发展，固态电池凭借安全性高、储能上限高、环境耐受范围广等优势，成为当前全球新能源领域学术研究与产业化的前沿热点。

2、然而，固态电池的实际性能高度依赖于固态电解质与电极材料，尤其是与高电压正极材料之间的界面相容性与稳定性。研究表明，现有固态电解质体系与正极材料，尤其是高电压正极材料间存在明显失配。在电池循环过程中，界面处极易诱发持续性的副反应，导致阻抗随循环次数增加而持续累积，从而引发了电池容量快速衰减、倍率性能恶化等严重问题。

3、因此，能否有效改善固态电池循环过程中的容量特性和倍率表现，已成为推动固态电池从实验室走向实际部署与商业化应用的关键所在。

技术实现思路

1、本申请提供一种正极材料，通过合理的结构设计，应用于正极片后可以有效改善固态电池循环过程中的容量特性和倍率表现。

2、本申请还提供一种正极材料的制备方法，用于制备上述正极材料。

3、本申请还提供一种正极片，包括上述正极材料，因此该正极片可有效改善固态的电池的容量特性和倍率表现。

4、本申请还提供一种电池，包括上述正极片，因此该电池具有容量高、倍率性能好和循环性能好的优势。

5、本申请还提供一种用电设备，包括上述电池，因此该用电设备具有长期输出功率稳定的优势。

6、本申请提供一种正极材料，包括内核、第一包覆层和第二包覆层；所述第一包覆层设置在所述内核的至少部分表面，所述第二包覆层设置在所述第一包覆层远离所述内核的至少部分表面；其中，所述第一包覆层包括氧化物电解质，所述第二包覆层包括卤化物电解质。

7、如上所述的正极材料，所述氧化物电解质在所述正极材料中的质量百分含量小于或等于10%；和/或，所述卤化物电解质在所述正极材料中的质量百分含量小于或等于10%。

8、如上所述的正极材料，所述氧化物电解质在所述正极材料中的质量百分含量为2%~5%；和/或，所述卤化物电解质在所述正极材料中的质量百分含量为2%~5%；和/或，所述第一包覆层的厚度为5nm~20nm；和/或，所述第二包覆层的厚度为10nm~100nm。

9、如上所述的正极材料，所述内核的dv50为3μm~5μm。

10、如上所述的正极材料，所述氧化物电解质包括钙钛矿型氧化物电解质、石榴石型氧化物电解质、nasicon型氧化物电解质、lisicon型氧化物电解质以及非晶态氧化物中的至少一种；和/或，所述卤化物电解质包括li3mx6型卤化物电解质、li2mx4型卤化物电解质、li6mx8型卤化物电解质和非晶态卤化物中的至少一种；和/或，所述内核包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂和富锂锰基材料中的至少一种。

11、本申请还提供一种上述任一项所述正极材料的制备方法，包括以下步骤：对所述内核与所述氧化物电解质进行第一球磨，得到中间体；对所述中间体与所述卤化物电解质进行第二球磨，得到所述正极材料；其中，所述第二球磨的转速低于所述第一球磨的转速。

12、如上所述的制备方法，所述第一球磨的转速为100rpm~800rpm；和/或，所述第一球磨的时间为2h~10h；和/或，所述第一球磨的球料质量比为(10~30)：1；和/或，所述第二球磨的转速为90rpm~250rpm；和/或，所述第二球磨的时间为1h~6h；和/或，所述第二球磨的球料质量比为(5~20)：1。

13、如上所述的制备方法，所述第一球磨的转速为300rpm~500rpm；和/或，所述第一球磨的时间为2h~4h；和/或，所述第二球磨的转速为90rpm~180rpm；和/或，所述第二球磨的时间为2h~3h。

14、本申请还提供一种正极片，包括上述任一项所述的正极材料，或者上述任一项所述制备方法得到的正极材料。

15、本申请还提供一种电池，包括上述的正极片。

16、如上所述的电池，所述电池为固态电池，所述固态电池包括固态电解质层，所述固态电解质层包括硫化物固态电解质；所述硫化物固态电解质包括li2s-p2s5型硫化物固态电解质、thio-lisicon型硫化物固态电解质、硫银锗矿型硫化物固态电解质及其非晶态衍生物中的至少一种。

17、本申请还提供一种用电设备，包括上述的电池。

18、本申请提供的正极材料，通过第一包覆层与第二包覆层之间的功能分化与协同增效，同时从高压稳定性与低界面阻抗两个维度切入，解决了传统正极材料与固态电解质层之间界面失配的核心难题，从而全方位抑制多层界面副反应、降低电池整体阻抗，系统性地优化了固态电池的容量和倍率表现。

1.一种正极材料，其特征在于，包括内核、第一包覆层和第二包覆层；所述第一包覆层设置在所述内核的至少部分表面，所述第二包覆层设置在所述第一包覆层远离所述内核的至少部分表面；

2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述氧化物电解质在所述正极材料中的质量百分含量小于或等于10%；和/或，

3.根据权利要求1或2所述的正极材料，其特征在于，所述氧化物电解质在所述正极材料中的质量百分含量为2%~5%；和/或，

4.根据权利要求3所述的正极材料，其特征在于，所述内核的dv50为3μm~5μm。

5.根据权利要求1、2、4任一项所述的正极材料，其特征在于，所述氧化物电解质包括钙钛矿型氧化物电解质、石榴石型氧化物电解质、nasicon型氧化物电解质、lisicon型氧化物电解质以及非晶态氧化物中的至少一种；和/或，

6.一种权利要求1-5任一项所述正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对所述内核与所述氧化物电解质进行第一球磨，得到中间体；对所述中间体与所述卤化物电解质进行第二球磨，得到所述正极材料；其中，所述第二球磨的转速低于所述第一球磨的转速。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一球磨的转速为100rpm~800rpm；和/或，

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述第一球磨的转速为300rpm~500rpm；和/或，

9.一种正极片，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的正极材料，或者权利要求6-8任一项所述制备方法得到的正极材料。

10.一种电池，其特征在于，包括权利要求9所述的正极片。

11.根据权利要求10所述的电池，其特征在于，所述电池为固态电池，所述固态电池包括固态电解质层，所述固态电解质层包括硫化物固态电解质；所述硫化物固态电解质包括li2s-p2s5型硫化物固态电解质、thio-lisicon型硫化物固态电解质、硫银锗矿型硫化物固态电解质及其非晶态衍生物中的至少一种。

12.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求10或11所述的电池。