【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能材料，尤其涉及一种正极极片、制备方法、二次电池和电化学装置。
技术介绍
1、锂离子电池由于具有能量密度高，自放电低，无记忆效应等突出优点已经成为移动能源的主要解决方案，且已经广泛应用在手机、平板、电动汽车、无人机等多个领域。锰基正极材料具有成本低、低温性能优异、安全性好等优点，但在高温环境下，锰基正极材料的充放电容量迅速下降，成为制约其发展的主要缺点。
2、相关研究表明，锰基正极材料容量衰减的主要原因是mn3+导致的jahn-teller效应以及电极材料同电解液的边界副反应带来的锰元素溶解。目前用于改善锰基正极材料电化学性能的主要手段是掺杂和包覆，掺杂又分为阳离子掺杂、阴离子掺杂和阴阳离子复合掺杂。无论是用其他过渡金属元素如co和fe取代mn，还是用非金属元素如f和s取代o，都能够抑制jahn-teller效应、增强尖晶石的晶体结构稳定性并在一定程度上减少mn3+的溶解。采用ni2+和f-复合掺杂，能够显著提升锰基正极材料在25℃的容量保持能力。然而，阴阳离子复合掺杂改性后的锰基正极材料在高温下的电化学性能还是不尽如人意，电极材料同有机电解液的边界副反应更加剧烈，加速了锰元素溶解。因而，考虑在锰基正极材料复合掺杂的基础上对其进行表面修饰，进一步改善锰酸锂的电化学性能。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种正极极片、制备方法、二次电池和电化学装置，以解决相关技术中的不足。
2、根据本专利技术的第一方面，提供一种正极极片，包括：正极材料，所述正
3、所述包覆层包括至少一种卤化物固态电解质；
4、所述正极活性材料选自锰酸锂、富锂锰基正极材料、镍钴锰酸锂中的至少一种。
5、在一个实施例中，所述卤化物固态电解质的通式为lixmcly，其中，1≤x≤4，4≤y≤8，金属元素m选自v、cr、mn、zn、cd、fe、pb、in、y、al、sc、la、lu、ga、zr或hf。
6、在一个实施例中，所述正极活性材料选自锰酸锂；优选为尖晶石锰酸锂。
7、在一个实施例中，所述卤化物固态电解质包括li2zrcl6、li3incl6、li3ycl6和li2hfcl6中的至少一种。
8、在一个实施例中，所述包覆层和所述正极活性材料的质量比选自0.1％-4％。
9、在一个实施例中，所述包覆层的厚度为0.5-5μm。
10、根据本专利技术的第二方面，提供一种制备前述正极极片的方法，所述方法包括以下步骤：
11、步骤1：将licl和至少一种金属元素m的氯化物进行充分均匀地混合，得到第一混合物；
12、步骤2：将步骤1所得的第一混合物在200℃-300℃下处理12-36h，得到至少一种卤化物固态电解质；
13、步骤3：将所述至少一种卤化物固态电解质和正极活性材料进行混合，制备得到正极材料。
14、在一个实施例中，在步骤3中，所述混合的过程为：将所述至少一种卤化物固态电解质和所述正极活性材料放入高速混合机内，在700-1000rpm下混合2-5h。
15、在一个实施例中，在前述制备方法中，所述正极活性材料选自锰酸锂。
16、在一个实施例中，在前述制备方法中，所述金属元素m选自v、cr、mn、zn、cd、fe、pb、in、y、al、sc、la、lu、ga、zr或hf；优选地，所述金属元素m选自zr或y。
17、在一个实施例中，在前述制备方法中，在步骤3中，所述至少一种卤化物固态电解质和正极活性材料的质量比选自0.1％-4％。
18、在一个实施例中，得到所述正极材料后，进一步通过以下步骤得到所述正极极片：
19、步骤4：将得到的所述正极材料与导电剂、粘结剂均匀地混合，得到第二混合物；
20、步骤5：将步骤4所得的第二混合物进行纤维化，得到第三混合物；
21、步骤6：将步骤5所得的第三混合物进行热辊压，得到正极极片。
22、在一个实施例中，在步骤5中，将步骤4所得的第二混合物放入高速剪切机进行纤维化。
23、在一个实施例中，在步骤6中，热辊压的温度为80℃-100℃，压力为8-12mpa。
24、根据本专利技术的第三方面，提供一种二次电池，所述二次电池包括负极极片、电解液以及前述正极极片、或者通过前述方法制备得到的正极极片。
25、根据本专利技术的第四方面，提供一种电化学装置，所述电化学装置包括前述二次电池。
26、本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
27、由上述实施例可知，本专利技术采用至少一种卤化物固态电解质对正极活性材料进行表面干法包覆，可有效隔绝电解液与正极活性材料的直接接触，从而减少电解液的副反应，有效提升电池的循环性能。
28、由于卤化物固态电解质具备较高的室温电导率(≥1×10-3s/cm)，能够代替电解液与正极活性材料进行锂离子传输，提升材料的循环稳定性的同时不会牺牲材料的倍率性能。
29、其次，干法球磨包覆工艺相对于传统的湿法包覆更具优越性，减少溶剂使用及回收处理的同时，借助高速搅拌器提供的剪切力和纳米粒子对二次颗粒的良好吸附性，成功将包覆介质分散于正极材料表面，同时，相较于其他无机固态电解质，卤化物固态电解质的刚性较小，具有优良的机械柔韧性，采用干法球磨包覆工艺也可形成性能良好的包覆层。而且，相较于其他材料包覆，卤化物固态电解质层包覆后无需进行高温煅烧，有利于降低能耗，减少生产成本。
30、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括：
2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述卤化物固态电解质的通式为LixMCly，其中，1≤x≤4，4≤y≤8，金属元素M选自V、Cr、Mn、Zn、Cd、Fe、Pb、In、Y、Al、Sc、La、Lu、Ga、Zr或Hf。
3.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性材料选自锰酸锂。
4.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述卤化物固态电解质包括Li2ZrCl6、Li3InCl6、Li3YCl6和Li2HfCl6中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述包覆层和所述正极活性材料的质量比选自0.1％-4％。
6.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述包覆层的厚度为0.5-5μm。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述的正极极片的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤3中，所述混合的过程为：将所述至少一种卤化物固态电解质和所述正极活性材料放入高
9.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括负极极片、电解液以及权利要求1-5任一项所述的正极极片、或者通过权利要求6-8任一项所述的方法制备得到的正极极片。
10.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括权利要求9所述的二次电池。
...【技术特征摘要】
1.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括：
2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述卤化物固态电解质的通式为lixmcly，其中，1≤x≤4，4≤y≤8，金属元素m选自v、cr、mn、zn、cd、fe、pb、in、y、al、sc、la、lu、ga、zr或hf。
3.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性材料选自锰酸锂。
4.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述卤化物固态电解质包括li2zrcl6、li3incl6、li3ycl6和li2hfcl6中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述包覆层和所述正极活性材料的质量比选自0.1％-4％...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜孝龙，冯玉川，李峥，
申请(专利权)人：清陶乌海能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。