CN103022415A - 一种正极及其制备方法以及一种锂离子电池 - Google Patents

一种正极及其制备方法以及一种锂离子电池 Download PDF

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马永军
王向慧
郭姿珠
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Abstract

本发明提供了一种正极,所述正极包括集流体和涂覆在所述集流体上的活性材料层,所述活性材料层的表面还形成有固态电解质层。本发明还提供了所述正极的制备方法,包括下述步骤:步骤1:提供极片,所述极片包括集流体以及涂覆在所述集流体上的活性材料层;步骤2:在所述活性材料层的表面通过物理气相沉积的方法制备固态电解质层,得到所述的正极。本发明还涉及采用所述正极的锂离子电池。本发明采用物理气相沉积形成的固态电解质层成膜均匀、与正极活性材料层结合紧密,可以为锂离子提供更多的迁移通道,并且能够减少正极活性材料与电解液之间的副反应;使用本发明正极制作的电池在高倍率充放电条件下具有优异的循环性能。

Description

一种正极及其制备方法以及一种锂离子电池技术领域[0001] 本发明涉及锂离子电池领域,更具体地说,涉及一种正极及其制备方法以及一种锂离子电池。背景技术[0002] 近年来,锂电池作为高比能量电源,其应用范围不断拓展,已被广泛地应用于便携式电子装置、电动工具、电动汽车、储能电站等领域。随着锂离子电池应用的日益广泛,对锂离子电池的综合性能也提出了更高的要求。特别是电动汽车市场展现出蓬勃发展的势头, 需要充放电电流较大、功率较高的锂离子动力电池,许多小型电器也要求能够高倍率放电, 小电流放电锂离子电池已不能完全满足市场的需求。由于锂离子动力电池在使用过程中, 始终处于大电流的充放电状态,容量存在明显的衰减,极大的影响了电池的寿命,因此动力电池的容量衰减是电池设计和制造过程中必需考虑的问题之一。[0003] 众所周知,锂离子电池包括正极、负极以及电解液;通过锂离子在正极和负极的氧化还原反应来储存和释放电能,在此过程中涉及离子和电子的转移;具体来说,在电池内部,电子和离子的转移是相互制约的,电子的转移和传导发生在电极活性材料层和集流体之间,而离子的传导和转移则是发生在电解液和电极活性材料层间,锂离子通过隔膜在正负极之间穿梭以及随之发生的电子转移即构成了锂电池的充放电过程。[0004] 锂离子电池在大电流充放电下会发生严重的极化问题。极化的原因主要是电池内部离子或电子的迁移速度无法满足负载需求,极化导致正负极电位严重偏离平衡电位,带来的一系列问题包括:正极电位向高电位偏移引起正极与电解液之间的严重副反应,负极电位向低电位偏移引起负极出现锂枝晶,这些问题都是导致锂离子电池高倍率充放电下, 循环性能差的重要原因。[0005]目前,解决高倍率充放电下电池容量衰减的问题的方法包括:采用增加导电剂用 量、降低电极厚度、在集流体与电极活性材料之间涂覆导电膜等方法。然而,上述方法都只是提高了电池中电子的迁移速度,对锂离子的迁移速度贡献不大。而采用提高电极的孔隙率、降低活性材料的粒径等方法可以增加电解液和活性材料的接触面积,一定程度上提高了锂离子的迁移速度。但是,由于电极材料多为表面膜控制体系,表面膜性能的好坏直接决定了材料性能,单纯增加接触面积而材料表面的脱嵌锂活性并未提高,因而上述方法对锂离子迁移速度的提高也是有限的。[0006] 另外,由于锂离子是通过隔膜在正负极之间穿梭,大电流充放电时正负极表面最易发生锂的富集或过度脱出,正负极表面是极化和副反应最严重的位置。发明内容[0007] 本发明为了解决锂离子电池在大电流充放电下,电池内部的电子和锂离子迁移速度无法满足需要,循环性能差的问题。[0008] 为了解决上述技术问题,本发明提供了一种正极,所述正极包括集流体和涂覆在所述集流体上的活性材料层,所述活性材料层的表面还形成有固态电解质层。[0009] 本发明的锂离子电池的正极,采用固态电解质进行表面修饰,可以有效降低正极活性材料和电解液之间的界面反应阻抗,有效的提高锂离子在正极中的迁移速度。另一方面,活性材料层表面的固态电解质减少了电极表面活性材料与电解液的直接接触点,减少了副反应所需的电子转移,有效的降低活性材料和电解液之间的副反应。[0010] 在本发明的正极中,优选地,所述固态电解质的锂离子电导率为10_2-10」S/cm,电子电导率为ΙΟ,-ΚΓ14 S/cm。[0011] 在本发明的正极中,优选地,所述固态电解质层包含LiPON ;LiNb03 ; LiTaO3 ;LixlLa(1/3_xl)Ta03,0 < X1 < 3 ;Li3P04 ;Lix2Tiy2 (PO4) 3,0 < x2 < 2,0 < y2 < 3 ; Lix3Aly3Tiz3(PO4)3,0 < x3 < 2,0 < y3 < 1,0 < z3 < 3 ;Li2Si03 ;Li20 ;Li2S ;Li2S_P2S5 ; Li2S-SiS2-P2S5 ;Lix4Siy4Sz4,0<x4<3,0<y4<2,0<z4<4 ;Lix5Py5Sz5,0 < x5 < 3,0 < y5< 3,0 < z5 < 7 ;LiB02 ;Li3.6Si0.6P0.404 ;Li3N 中的一种或几种。[0012] 在本发明的正极中,优选地,所述固态电解质连续地包覆在活性材料层的表面或者间隔地均匀分布在活性材料层的表面。[0013] 优选地,所述固态电解质层的厚度为10_900nm。[0014] 本发明的正极的制备方法,包括下述步骤:步骤1:提供集流体,在所述集流体的表面形成有活性材料层; 步骤2 :在所述活性材料层的表面通过物理气相沉积的方法制备固态电解质层,得到所述的正极。[0015] 在本发明的制备方法中,优选地,所述物理气相沉积的方法选自磁控溅射、离子束溅射、脉冲激光沉积、原子层沉积、电子束蒸镀中的一种。[0016] 在本发明的制备方法中,优选地,在步骤I中,通过将含有活性材料、粘结剂和溶剂的浆料涂覆在集流体上,干燥后在集流体上形成活性材料层,然后经过(T5MPa的辊压处理,得到极片。[0017] 在本发明的制备方法中,优选地,在步骤2中,在所述活性材料层上制备固态电解质层后,经过(T5MPa的辊压处理得到所述正极。[0018] 本发明进一步提供了一种锂离子电池,包括电池壳体及位于电池壳体内的极芯和电解液;所述极芯包括正极、负极以及位于正、负极之间的隔膜,所述正极为上述的正极。[0019] 本发明的制备方法的工艺简单、固体电解质层均匀致密,与活性材料层的结合力强;所制得的本发明的正极实现了锂离子的高速脱嵌和电子转移,从而降低了大电流充放电下的极化问题,并且降低了正极与电解液之间的副反应,能够有效的提高锂离子电池在高倍率充放电下的循环寿命;使用本发明的正极制作的锂离子电池在高倍率充放电条件下具有优异的循环性能。具体实施方式[0020] 本发明的发明人经过长期的研究发现,采用固态电解质对现有的正极进行表面修饰,所得到具有固态电解质层的正极可以有效降低正极活性材料和电解液之间的界面反应阻抗,有效提高锂离子在正极中的迁移速度。另一方面,活性材料层表面的固态电解质减少了活性材料与电解液的直接接触点,减少了副反应所需的电子转移,有效的降低活性材料和电解液之间的副反应。[0021] 据此,本发明提供了一种正极,所述包括集流体和涂覆在所述集流体上的活性材料层,所述活性材料层的表面还形成有固态电解质层。[0022] 本发明采用的固态电解质的锂离子电导率高于10_8S/cm,电子电导率低于10_9S/ cm,在优选情况下,所述固态电解质的锂离子电导率为10_2-10」S/cm,电子电导率为 10_1(l-10_14 S/cm。较高的离子电导率可以在充电时将正极表面的锂离子通过隔膜和电解液快速转移到负极;同时较低的电子电导率在不影响活性材料与集流体之间电子电导的基础上降低了活性材料与电解液之间的副反应,提高了电池的安全性。[0023] 可以理解的是,能够有效的提高锂离子在正极中的迁移速度,同时降低正极材料和电解液之间的副反应的物质均可用于作为本发明的固态电解质层,在优选的情况下,所述固态电解质层包含 LiPON5LiNbO3 ;LiTa03 ;LixlLa(1/3_xl)Ta03,O < X1 < 3 ;Li3P04 ; Lix2Tiy2 (PO4) 3,O < x2 < 2,0 < y2 < 3 ;Lix3Aly3Tiz3 (PO4) 3,0 < x3 < 2,0 < y3 < 1,0 < z3< 3 ;Li2Si03 ;Li20 ;Li2S ;Li2S-P2S5 !Li2S-SiS2-P2S5 ;Lix4Siy4Sz4,0 < x4 < 3,0 < y4 < 2,0< z4 < 4 ;Lix5Py5Sz5,0 < x5 < 3,0 < y5 < 3,0 < z5 < 7 ;LiB02 ;Li3.6Si0.6P0.404 ;Li3N 中的一种或几种。[0024]优选地,所述固态电解质层包含 LiPON、Li3PO4 ;Lix2Tiy2 (PO4) 3,O < X2 < 2,0 < y2< 3 ;Lix3Aly3Tiz3(PO4)3,O < x3 < 2,0 < y3 < 1,0 < z3 < 3 ;Li2S_P2S5 ;Li2S-SiS2_P2S5 ; Lix5Py5Sz5,0 < x5 < 3,0 < y5 < 3,0 < z5 < 7 ; Li3.6Si0.6P0.404 中的一种或几种,采用优选的固态电解质层,所制得的正极在高倍率充放电条件下具有更佳的循环性能。[0025] 在本发明的正极中,所述固态电解质连续地或非连续地包覆在活性材料层的表面;当固态电解质非连续地包覆在活性材料层的表面时,优选均匀分布在活性材料层的表面。当然,在优选情况下,所述固态电解质连续地包覆在活性材料层的表面,并且厚度均一, 能够更好的提高锂离子迁移速度,并降低活性材料与电解液的副反应。[0026] 本发明的正极实现了锂离子的高速脱嵌和电子转移,从而降低了大电流充放电下的极化问题,并且降低了正极与电解液之间的副反应,有效的提高了电池高倍率下的循环寿命。[0027] 本发明还提供了所述正极的制备方法,包括下述步骤:步骤1、提供极片,所述极片包括集流体以及涂覆在所述集流体上的活性材料层;在本步骤中,所述极片即为现有的普通正极,可通过现有的制备方法进行制作:将含有正极活性材料、电极粘接剂和溶剂的浆料涂覆于集流体上,干燥后在集流体上形成活性材料层,然后经过(T5MPa的辊压处理,得到极片。[0028] 其中,所述正极活性材料为可脱嵌吸收锂的正极活性材料,可采用本领域常见的正极活性材料,例如:锂钴氧LiCoO2、锂镍氧LiNiO2、锂猛氧LiMnO2等氧化物,锂镍钴氧 Li (Nia8Coa2) 02、锂镍钴猛氧 LiNil73Col73Mnl73O2 等复合氧化物,LiFePO4、LixV2 ( PO4) 3、 LiMnP04、Li2FeSi04、Li2MnSi04 等聚阴离子体系,LixV02、LixV204、Li1+xV308 等锂钒化合物。所述电极粘结剂为正极常用粘结剂,例如:含氟树脂和聚烯烃化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、 聚四氟乙烯(PTFE)和丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种。在优选情况下,还含有导电剂,导电剂为正极常用导电剂,例如乙炔黑、碳纳米管、HV、碳黑等。以正极活性材料的重量为基准, 粘合剂的含量为O. 01-10重量%,优选为O. 02-5重量% ;导电剂的含量为O. 1-20重量%,优选为1-10重量%。所述溶剂可选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、水、乙醇、丙酮中的一种或几种,溶剂的用量一般为50-400%。普通正极的制备工艺是将正极活性材料、导电剂、粘结剂按一定比例混合在溶剂中,搅拌均匀后得到所需的正极浆料,然后将该浆料涂敷在铝箔集流体上,经过干燥、压片处理即得普通正极。[0029] 步骤2、在所述活性材料层的表面通过物理气相沉积的方法制备固态电解质层,得到所述的正极。[0030] 在本步骤中,将所述极片置于物理气相沉积设备(例如:磁控溅射设备)的腔体中, 然后安装相应固态电解质材料的沉积源,调节相应的参数进行气相沉积,在所述极片的活性材料层上形成固态电解质层,然后经过(T5MPa的辊压处理,即得到本发明的正极。[0031] 本发明的固态电解质层是通过物理气相沉积的方法附着在正极活性材料层表面。 物理气相沉积技术已为本领域的技术人员所公知,其原理是在真空条件下,采用物理方法将材料源(固体或液体)气化成气态原子、分子或部分电离成离子,并通过低压气体(或等离子体)过程,在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。通过物理气相沉积的方法制作固态电解质层具有如下优点:工艺简单、无污染、耗材少,所形成的固态电解质层均匀致密、与极片的结合力强。物理气相沉积还有一个突出的优点是:可以在特定的气氛中进行反应沉积,例如:Li3P04在N2气氛中进行溅射可以得到LiPON膜层,LiPON是良好的固态电解质。[0032] 本发明采用的物理气相沉积方法选自磁控溅射、离子束溅射、脉冲激光沉积、原子层沉积、电子束蒸镀等中的一种,可根据具体需要进行选择,虽然不同的物理气相沉积方法采用的原料和气氛有所不同,但是都属于物理气相沉积方法,这些物理气相沉积方法所采用的设备、和工艺参数已为本领域技术人员所公知,在此不做赘述。 [0033] 以磁控溅射沉积LiPON为例对固态电解质沉积在活性材料层表面的过程进行说明:首先将合适尺寸的Li3PO4靶材安装在磁控溅射设备中,将普通正极固定在磁控溅射设备的腔体或传送带上,抽真空至合适的真空度,调节相应的溅射功率和氮气、氩气流量, 沉积一定的时间即得表面修饰有LiPON的正极;所述正极表面的固态电解质层的厚度为 10-900,优选厚度为10-500nm,固态电解质层的厚度在优选范围内,能够保证正极具有较好的综合性能。[0034] 本发明还提供了一种锂离子电池,包括电池壳体及位于电池壳体内的极芯和电解液;所述极芯包括正极、负极及处于正负极间的隔膜,所述正极为如上所述的正极。[0035] 如上所述,本发明所述的正极包括极片及形成于所述极片表面的固态电解质层; 所述极片即现有的普通正极。所述普通正极采用本领域常规的电极活性材料和制备工艺制作。[0036] 负极采用本领域常规的电极活性材料和制备工艺。电极活性材料为本领域常规的可嵌入释出锂的负极活性材料,例如碳材料,可以为非石墨化炭、石墨、硬碳或热解炭、焦炭、有机高分子烧结物、活性炭中的一种或几种,或锡合金、硅合金、硅单质等。负极的制备工艺是将负极活性材料、导电剂、粘结剂按一定比例在溶剂中搅拌混合均匀得到所需的负极浆料,然后将该浆料涂敷在铜箔集流体上,经过干燥、压片处理即得到负极。[0037] 所述隔膜具有电绝缘性能和液体保持性能。隔膜可以选自本领域技术人员公知的锂离子二次电池中所用的各种隔膜,例如聚烯烃微多孔膜、聚乙烯毡、玻璃纤维毡或超细玻璃纤维纸。[0038] 本发明的电解液为非水电解液。非水电解液为电解质锂盐在非水溶剂中形成的溶液,可以使用本领域技术人员已知的常规的非水电解液。比如电解质锂盐可以选自六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂(LiC104)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、六氟硅酸锂 (LiSiF6)、四苯基硼酸锂(LiB (C6H5)4X氯化锂(LiCl)、溴化锂(LiBr)、氯铝酸锂(LiAlCl4) 及氟烃基磺酸锂(LiC(SO2CF3)3X LiCH3SO3^ LiN(SO2CF3)2中的一种或几种。非水溶剂可以选自链状酸酯和环状酸酯混合溶液,其中链状酸酯可以为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯 (DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不饱和键的链状有机酯类中的一种或几种。环状酸酯可以为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯 (PC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、Y-丁内酯(Y-BL)、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有机酯类中的一种或几种。在非水电解液中,电解质锂盐的浓度一般为O. 1-2摩尔/ 升,优选为O. 8-1. 2摩尔/升。[0039] 本发明的电池壳体、电解液和隔膜,均采用本领域技术人员公知的各种电池壳体、 电解液和隔膜,本发明没有特别限制;极芯结构和制备方式采用本领域常规的结构和制备方式,本发明的锂离子电池的制备方法为本领域的技术人员所公知,一般来说,包括将极芯置入电池壳体中,加入电解液,然后密封,得到锂离子电池,密封的方法,电解液的用 量为本领域技术人员所公知,在此不做赘述。[0040] 下面结合具体实施例对本发明做进一步详述。[0041] 实施例1 (O正极的制作:A、将930克正极活性材料LiFePO4 (93%),30克粘接剂PVDF (3%)、20克乙炔黑(2%)、 20g导电剂HV (2%)加入到1500克溶剂NMP (氮甲基吡咯烷酮)中,然后在真空搅拌机中搅拌,形成稳定均一的正极浆料。将该正极浆料均匀地间歇涂布在铝箔(铝箔尺寸为:宽度 160毫米,厚度16微米)的两面上,然后120°C烘干,经过辊压机压片后,剪裁为尺寸为485 (长)X 44 (宽)的极片(即得普通正极极片);B、将尺寸为400X80X6的方形Li3PO4靶材安装在TS系列箱式磁控溅射镀膜机(肇庆腾胜真空技术工程有限公司)上,将上述尺寸为485X44的普通正极片贴装在镀膜机腔体表面(不需要镀膜的位置用高温胶带覆盖),关闭镀膜机腔体抽真空至50Pa以下;然后,调节通气阀通入氩气和氮气,其中,氩气流量为30sccm,氮气流量为120sccm,调节溅射功率为1000W进行气相沉积O. 5h,得到表面沉积80nm厚LiPNO膜的极片;将所述极片取出,经过O. 5MPa辊压即得到本发明的正极片;(2)负极的制作:将940克负极活性材料人造石墨(94%)、30克粘接剂CMC (3%)和30克粘接剂SBR (3%) 加入到1200克去离子水中,然后在真空搅拌机中搅拌,形成稳定均一的负极浆料。将该浆料均匀地间歇涂布在铜箔(铝箔尺寸为:宽度160毫米,厚度16微米)的两面上,然后120°C 烘干,经过辊压机压片后,剪裁为尺寸为480 (长)X 45 (宽)的负极片;(3)电池的制作在上述制备的正极、负极之间设置PP/PE/PP隔膜后经卷绕、套壳、注液、封口、化成等步骤,制得锂离子电池。[0042] 实施例2米用与实施例1相同的方法制备正极、负极和电池,不同的是气相沉积时间为Ih,表面形成的LiPNO膜的厚度为150nm。[0043] 实施例3米用与实施例1相同的方法制备正极、负极和电池,不同的是气相沉积时间为5h,表面形成的LiPNO膜的厚度为720nm。[0044] 实施例4采用与实施例1相同的方法制备正极、负极和 电池,不同的是采用的是LiNbO3靶材,沉积气氛为氩气,流量为120SCCm,镀膜功率为1500W,得到表面沉积80nm厚LiPNO膜的正极片。[0045] 实施例5采用与实施例1相同的方法制备正极、负极和电池,不同的是采用的是LiBO2靶材,沉积气氛为氩气,流量为160SCCm,镀膜功率为2000W,得到表面沉积IOOnm厚LiBO2膜的正极片。[0046] 对比例I(O正极的制作:将930克正极活性材料LiFePO4 (93%)、30克粘接剂PVDF (3%)、20克乙炔黑(2%)、 20g导电剂HV (2%)加入到1500克溶剂NMP (氮甲基吡咯烷酮)中,然后在真空搅拌机中搅拌,形成稳定均一的正极浆料。将所述正极浆料均匀地间歇涂布在铝箔(铝箔尺寸为:宽度 160毫米,厚度16微米)的两面上,然后120°C烘干,经过辊压机压片后,剪裁为尺寸为485 (长)X 44 (宽)的极片(即普通正极极片);(2)负极的制作:将940克负极活性材料人造石墨(94%)、30克粘接剂CMC (3%)和30克粘接剂SBR (3%) 加入到1200克去离子水中,然后在真空搅拌机中搅拌,形成稳定均一的负极浆料。将所述浆料均匀地间歇涂布在铜箔(铝箔尺寸为:宽度160毫米,厚度16微米)的两面上,然后 120°C烘干,经过辊压机压片后,剪裁为尺寸为480 (长)X45 (宽)的负极片;(3)电池的制作在上述制备的正极、负极之间设置PP/PE/PP隔膜后,经过卷绕、套壳、注液、封口、化成等步骤,制得锂离子电池。[0047] 性能测试倍率放电性能:将实施例1-5及对比例I制备的电池化成、分容后,各取20支电池,在擎天BS-9365 二次电池性能检测装置上,23±2°C条件下,将电池均以IC充电至3. 8V/0. 05C 截止;分别1C、5C、20C放电至2. 0V,记录不同倍率放电容量与IC放电容量的比值,即不同倍率的容量保持率,每组取平均值。[0048] IC倍率放电循环性能测试:将实施例1-5及对比例I制备的电池化成、分容后,各取20支电池,在擎天BS-9365 二次电池性能检测装置上,23±2°C条件下,进行不同倍率循环测试。步骤如下:搁置IOmin ;以IC充电至3. 8V/0. 05C ;搁置IOmin ;以IC恒流放电至 2. 0V,即为I次循环。重复该步骤,记录容量衰减至初始容量80%时的循环次数,每组取平均值。[0049] 5C倍率放电循环性能测试:将实施例1-5及对比例1-2制备的电池化成、分容后, 各取20支电池,在擎天BS-9365 二次电池性能检测装置上,23±2°C条件下,进行不同倍率循环测试。步骤如下:搁置IOmin ;以IC充电至3. 8V/0. 05C ;搁置IOmin ;以5C恒流放电至 2.0V,即为I次循环。重复该步骤,记录容量衰减至初始容量80%时的循环次数,每组取平均值。[0050] 20C倍率放电循环性能测试:将实施例1-5及对比例I制备的电池化成、分容后, 各取20支电池,在擎天BS-9365 二次电池性能检测装置上,23±2°C条件下,进行不同倍率循环测试。步骤如下:搁置IOmin ;以IC充电至3. 8V/0. 05C ;搁置 IOmin ;以20C恒流放电至2. 0V,即为I次循环。重复该步骤,记录容量衰减至初始容量80%时的循环次数,每组取平均值。[0051] 以上测试结果如表I所示:从表I中可以看出,采用本发明实施例1-5的制备方法制得的正极制作锂离子电池,相较于采用对比例I制备的正极制作的锂离子电池,采用本发明实施例1-5的正极制得的锂离子电池在高倍率充放电条件下具有较好的容量保持率以及循环性能。[0052] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Figure CN103022415AD00101

Claims (10)

1. 一种正极,其特征在于,所述正极包括集流体和涂覆在所述集流体上的活性材料层, 所述活性材料层的表面还形成有固态电解质层。
2.如权利要求1所述的正极,其特征在于,所述固态电解质的锂离子电导率为 1(Γ2-10-7 S/cm,电子电导率为 I(Γ10-1(Γ14 S/cm。
3.如权利要求1或2所述的正极,其特征在于,所述固态电解质层包含LiPON ;LiNb03 ; LiTaO3 ;LixlLa(1/3_xl)Ta03,0 < X1 < 3 ;Li3P04 ;Lix2Tiy2 (PO4) 3,0 < x2 < 2,0 < y2 < 3 ; Lix3Aly3Tiz3(PO4)3,0 < x3 < 2,0 < y3 < 1,0 < z3 < 3 ;Li2Si03 ;Li20 ;Li2S ;Li2S_P2S5 ; Li2S-SiS2-P2S5 ;Lix4Siy4Sz4,0<x4<3,0<y4<2,0<z4<4 ;Lix5Py5Sz5,0 < x5 < 3,0 < y5 < 3,0 < z5 < 7 ;LiB02 ;Li3.6Si0.6P0.404 ;Li3N 中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的正极,其特征在于,所述固态电解质连续地包覆在活性材料层的表面或者间隔地均匀分布在活性材料层的表面。
5.如权利要求1所述的正极,其特征在于,所述固态电解质层的厚度为10-900nm。
6.如权利要求1-5任意一项所述的正极的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括下述步骤:步骤1:提供极片,所述极片包括集流体以及涂覆在所述集流体上的活性材料层;步骤2 :在所述活性材料层的表面通过物理气相沉积的方法制备固态电解质层,得到所述的正极。
7.如权利要求6所述的正极的制备方法,其特征在于,所述物理气相沉积的方法选自磁控溅射、离子束溅射、脉冲激光沉积、原子层沉积、电子束蒸镀中的一种。
8.如权利要求6所述的正极的制备方法,其特征在于,在步骤I中,通过将含有活性材料、粘结剂和溶剂的浆料涂覆在集流体上,干燥后在集流体上形成活性材料层,然后经过 (T5MPa的辊压处理,得到极片。
9.如权利要求6所述的正极的制备方法,其特征在于,在步骤2中,在所述活性材料层上制备固态电解质层后,经过(T5MPa的辊压处理得到所述正极。
10. 一种锂离子电池,包括电池壳体及位于电池壳体内的极芯和电解液;所述极芯包括正极、负极以及位于正、负极之间的隔膜,其特征在于,所述正极为权利要求1-5任意一项所述的正极。
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