全固态锂电池、正极和制备方法与流程

本发明涉及电池的，特别是涉及一种全固态锂电池、一种全固态锂电池的正极和一种全固态锂电池的正极的制备方法。

背景技术：

1、全固态锂电池(assbs)因其安全性、能量密度和循环稳定性而备受关注。目前正极的放电比容量限制了全固态锂电池向高能量密度迈进。富锂锰基正极材料由于其放电比容量≥250mah/g，能量密度≥1000wh/kg，且co和ni含量低，已成为一种用于全固态锂电池最具前景的正极材料。但是，较低的电子电导率和明显的不可逆氧化还原反应导致高电压界面结构严重退化，使得富锂锰基正极材料在充放电过程动力学缓慢。

2、因此，在长循环过程中为全固态电池构建和维持稳定/快速的li+和e-传输路径仍是巨大挑战。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种全固态锂电池、一种全固态锂电池的正极和一种全固态锂电池的正极的制备方法，通过在富锂锰基中引入高价态过渡金属元素(例如：al、mg、zn、ti、nb、ta、w、zr)形成梯度掺杂，掺杂效应增强了过渡金属－氧键，抑制了氧的释放和相变，稳定了层状结构，增强了电化学可逆性。

2、另一方面，通过快离子导体表面包覆，包覆层可以物理阻隔正极材料和电解液，防止材料表面高价金属阳离子和活性氧与电解液反应，也能抑制电解液中hf的侵蚀。快离子导体具有较高的离子导电率，在延缓界面反应的同时为材料表面提供了快速的锂离子通道，降低循环过程中材料的极化，提高锂离子在电极表面的迁移速度，进而改善正极材料的倍率和循环性能。

3、一种全固态锂电池的正极，所述正极的正极材料包括基体和包裹层；其中：

4、所述基体为li[lixniacobmncmy]o2；x+a+b+c+y＝1，x＞0，a＞0，0＜b＜0.1，c＞0，y＞0，m为al、mg、zn、ti、nb、ta、w、zr中的任意一种；

5、所述包裹层为快离子导体。

6、本发明还提供了一种全固态锂电池，所述全固态锂电池包括如上所述的正极。

7、本发明还提供了一种全固态锂电池的正极的制备方法，所述制备方法包括：

8、将富锂锰基前驱体、包含m的掺杂剂和锂盐混合后进行第一次烧结，得到基体；所述基体为li[lixniacobmncmy]o2；x+a+b+c+y＝1，x＞0，a＞0，0＜b＜0.1，c＞0，y＞0，m为al、mg、zn、ti、nb、ta、w、zr中的任意一种；

9、将所述基体与包裹剂混合后进行第二次烧结，得到所述正极的正极材料；所述包裹剂为快离子导体；

10、根据所述正极材料，制备所述正极。

11、可选地，所述包裹剂为li7la3zr2o12、li3xla2/3-xtio3、li1+xalxti2-x(po4)3中的任意一种。

12、可选地，所述富锂锰基前驱体为niacobmnc(oh)2，a＞0，0＜b＜0.1，c＞0。

13、可选地，所述掺杂剂中的m质量与所述富锂锰基前驱体的质量比为1:(100～5000)；

14、所述包覆剂与基体的质量比为1:(100～1000)。

15、可选地，所述掺杂剂为铝源、镁源、锌源、钛源、铌源、钽源、钨源、锆源中的任意一种。

16、可选地，所述铝源为硝酸铝和硫酸铝中的任意一种；

17、所述镁源为硝酸镁和乙酸镁中的任意一种；

18、所述锌源为硫酸锌和氧化锌中的任意一种；

19、所述钽源为草酸钽、氯化钽、硫酸钽中的任意一种；

20、所述钨源为氯化钨、钨酸铵、钨酸钠中的任意一种；

21、所述锆源为硝酸氧锆和氧化锆中的任意一种。

22、可选地，所述锂盐为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂中的任意一种。

23、可选地，富锂锰基前驱体、包含m的掺杂剂、锂盐中，li的摩尔量/tm的摩尔量＝1.4；其中，tm包含ni、co、mn、m；tm中m的摩尔比例为0.125～0.25。

24、本发明具有以下优点：

25、本发明实施例中，正极的正极材料包括基体和包裹层；其中：基体为li[lixniacobmncmy]o2；x+a+b+c+y＝1，x＞0，a＞0，0＜b＜0.1，c＞0，y＞0，m为al、mg、zn、ti、nb、ta、w、zr中的任意一种；包裹层为快离子导体利用掺杂和包覆协同作用，一方面通过在富锂锰基中引入高价态过渡金属元素形成梯度掺杂，掺杂效应增强了过渡金属－氧键，抑制了氧的释放和相变，稳定了层状结构，增强了电化学可逆性。通过快离子导体表面包覆，包覆层可以物理阻隔正极材料和电解液，防止材料表面高价金属阳离子和活性氧与电解液反应，也能抑制电解液中hf的侵蚀。快离子导体具有较高的离子导电率，在延缓界面反应的同时为材料表面提供了快速的锂离子通道，降低循环过程中材料的极化。

1.一种全固态锂电池的正极，其特征在于，所述正极的正极材料包括基体和包裹层；其中：

2.一种全固态锂电池，其特征在于，所述全固态锂电池包括如权利要求1所述的正极。

3.一种全固态锂电池的正极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求3-4任一项所述的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，

10.根据权利要求3-9任一项所述的制备方法，其特征在于，