专利情报第5期

01 固态电池正极材料表面处理-LG新能源

02 正极活性材料-三洋电机、贝特瑞

03 正极组合物-宁德时代

04 电极合剂的制造-丰田

01

LG新能源-US11522169B2-包括表面热处理的正极活性材料的硫化物基全固态电池及其制造方法

申请日：2020-08-13

公开(公告)日：2022-12-06

技术问题：在传统的全固态电池中,正极活性材料的表面 涂有涂层材料 ,如LiNbO3, Li2ZrO3, Li2SiO3, or LiAlO2, ,以降低正极活性物质与硫化物系固体电解质的反应性。由于涂层材料的粒径,正极活性物质表面的一部分可能没有被涂覆,或者正极活性材料的表面可能没有被涂覆材料均匀地涂覆 。在正极活性材料的表面的一部分未被涂覆的情况下,正极活性材料和固体电解质可能在未涂覆部分处彼此反应,由此可能降低电池的安全性。

为解决上述问题,使用有机溶剂的状态下用铌酸锂涂覆正极活性材料，在使用固体电解质之前,必须完全蒸发残留的有机溶剂,以免与基于硫化物的固体电解质反应。另外,使用乙醇锂和乙醇铌作为起始材料以形成铌酸锂。存在生产成本高并且加工时间也延长的问题。

技术手段：本发明提供一种制造硫化物基全固态电池的方法来实现,该方法包括S1)对正极活性材料进行热处理 在惰性气体状态下在400°C至600°C下进行S2)使用包含经热处理的正极活性材料、基于硫化物的固体电解质和负极的正极形成单元电池。正极活性材料可以是锂钴氧化物类正极活性材料。另外,在步骤S1)中,可以通过由以下反应方案表示的反应对正极活性材料进行热处理。反应方案可以为LixCoO2(层状)→(1−x)LiCo2O4(尖晶石)+(2x−1)LiCoO2 (分层), ,其中x可以是0.5另外,正极活性物质的表面的一部分可以通过热处理从层状结构变为尖晶石结构。 此时,即使在热处理之后,正极活性材料的内部也可以保持层状结构。具有改变的尖晶石结构的正极活性材料的表面可以占正极活性材料的总表面的0.5mol%至3mol%。另外,正极活性材料可以通过热处理被细化至距其表面50nm的深度。

实施例1： 将Sigma公司的钴酸锂放入搅拌机中,在450℃下热处理2小时。随后,将66重量%的所得正极活性材料与1重量%的作为导电剂的炭黑和33重量%的Li混合。Li6PS5Cl, 作为硫化物基固体电解质,形成正极。 将正极、使用LPS基电解质作为固体电解质形成的固体电解质层、以及使用铜作为集流体的负极堆叠以形成单元电池。