【技术实现步骤摘要】
本申请涉及新能源材料，具体涉及一种正极材料及其制备方法、电化学装置。
技术介绍
1、三元正极材料，主要指的是含有镍(ni)、钴(co)、锰(mn)或铝(al)的复合氧化物，如linicomno2或linicoalo2，是锂离子电池中一种重要的正极材料。以上三元正极材料在能量密度、循环稳定性和安全性方面表现出较好的综合性能，因此被广泛应用于电动汽车、储能系统等领域。
2、然而，三元正极材料在长期使用过程中存在一些关键问题，限制了其性能和寿命，比如结构稳定性、循环性能以及热稳定性较差，还存在界面副反应和金属溶解等缺陷。
技术实现思路
1、鉴于此，为了解决以上技术问题中的至少之一，本申请实施例提供了一种正极材料。
2、另，本申请实施例还提供了一种前述正极材料的制备方法、以及应用该正极材料的电化学装置。
3、本申请实施例提供了一种正极材料，包括内核和位于所述内核表面的涂层，其中，所述内核为三元正极材料，所述涂层含有快离子导体和金属氧化物，且所述快离子导体的浓度梯度沿径向由所述涂层的外部至内部逐渐增高，所述金属氧化物的浓度梯度沿径向由所述涂层的外部至内部逐渐降低。
4、在一些可能的实施例中，所述快离子导体包括m元素，所述m元素包括ge、la、zr、al、ti、as、nb、ta以及ca中的至少一种，所述m元素的存在形式包括氧化物、硫化物、磷酸盐以及硫化物-磷酸盐复合物中的至少一种。
5、在一些可能的实施例中，所述快离子导体包括li10
6、在一些可能的实施例中，所述金属氧化物包括zro2、la2o3、al2o3以及tio2中的至少一种。
7、本申请实施例还提供了一种正极材料的制备方法，包括：
8、将快离子导体浆料和金属氧化物浆料同时对三元正极材料基体进行喷雾包覆，得到正极材料前驱体，其中，随着喷雾包覆时间的延长，所述快离子导体浆料喷入速度逐渐降低，所述金属氧化物浆料喷入速度逐渐升高；以及
9、将所述正极材料前驱体进行烧结，得到所述正极材料。
10、在一些可能的实施例中，所述喷入速度以所述快离子导体浆料和所述金属氧化物浆料的进液转速来衡量，所述快离子导体浆料的进液转速初始为60rpm～100rpm，按照0.5rpm/min～2rpm/min的变化率逐渐降低，所述金属氧化物浆料的进液转速初始为0～20rpm，按照0.5rpm/min～2rpm/min的变化率逐渐升高。
11、在一些可能的实施例中，所述喷雾包覆的时间为0.5h～1.5h，所述喷雾包覆的温度为150℃～300℃，所述喷雾包覆结束后以150℃～300℃的温度继续保温10min～60min。
12、在一些可能的实施例中，所述正极材料的制备方法满足以下条件中的至少一者：
13、所述快离子导体包括m元素，所述m元素包括ge、la、zr、al、ti、as、nb、ta以及ca中的至少一种，所述m元素的存在形式包括氧化物、硫化物、磷酸盐以及硫化物-磷酸盐复合物中的至少一种；
14、所述快离子导体包括li10gep2s12、li7la3zr2o12以及li1.3al0.3ti1.7(po4)3中的至少一种；
15、所述金属氧化物包括zro2、la2o3、al2o3以及tio2中的至少一种。
16、另，本申请实施例还提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括正极极片、负极极片、隔离膜以及电解液，其中所述正极极片包括正极活性物质，所述正极活性物质为前述正极材料。
17、相较于现有技术，本申请实施例提供的正极材料具有厚度均匀的双相成分涂层，减少了正极材料的表面缺陷，提高了正极材料表面结构稳定性。涂层中含有快离子导体和金属氧化物两种相，两相混合形成一体的复合涂层结构，相较于直接将两种物质分别形成涂层的双涂层结构，解决了涂层间热膨胀系数突变问题，有效减少了长期循环过程中涂层应力集中的隐患，改善了正极材料长期表面稳定性。
18、而且，双相成分涂层中各相的浓度是梯度渐变的，内层高快离子导体浓度设计，提升锂离子传输速率，提升正极材料倍率性能；外层高金属氧化物浓度梯度设计，隔绝电解液侵蚀功能，提高正极材料循环性能。
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1.一种正极材料，其特征在于，包括内核和位于所述内核表面的涂层，其中，所述内核为三元正极材料，所述涂层含有快离子导体和金属氧化物，且所述快离子导体的浓度梯度沿径向由所述涂层的外部至内部逐渐增高，所述金属氧化物的浓度梯度沿径向由所述涂层的外部至内部逐渐降低。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述快离子导体包括M元素，所述M元素包括Ge、La、Zr、Al、Ti、As、Nb、Ta以及Ca中的至少一种，所述M元素的存在形式包括氧化物、硫化物、磷酸盐以及硫化物-磷酸盐复合物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述快离子导体包括Li10GeP2S12、Li7La3Zr2O12以及Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述金属氧化物包括ZrO2、La2O3、Al2O3以及TiO2中的至少一种。
5.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述喷入速度以所述快离子导体浆料和
7.根据权利要求5所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述喷雾包覆的温度为150℃～300℃，所述喷雾包覆的时间为0.5h～1.5h，所述喷雾包覆结束后以150℃～300℃的温度继续保温10min～60min。
8.根据权利要求5所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为300℃～800℃，所述烧结的时间为5h～15h。
9.根据权利要求5所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述正极材料的制备方法满足以下条件中的至少一者：
10.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括正极极片、负极极片、隔离膜以及电解液，其中所述正极极片包括正极活性物质，所述正极活性物质为如权利要求1至4中任一项所述的正极材料或如权利要求5至9中任一项所述的正极材料的制备方法制备的正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，包括内核和位于所述内核表面的涂层，其中，所述内核为三元正极材料，所述涂层含有快离子导体和金属氧化物，且所述快离子导体的浓度梯度沿径向由所述涂层的外部至内部逐渐增高，所述金属氧化物的浓度梯度沿径向由所述涂层的外部至内部逐渐降低。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述快离子导体包括m元素，所述m元素包括ge、la、zr、al、ti、as、nb、ta以及ca中的至少一种，所述m元素的存在形式包括氧化物、硫化物、磷酸盐以及硫化物-磷酸盐复合物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述快离子导体包括li10gep2s12、li7la3zr2o12以及li1.3al0.3ti1.7(po4)3中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述金属氧化物包括zro2、la2o3、al2o3以及tio2中的至少一种。
5.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述喷入速度以所述快离子导体浆料和所述金...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱天笑，秦锦，赵云虎，张新龙，
申请(专利权)人：南通瑞翔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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