[发明专利]一种富锂固溶体正极材料及其制备方法、锂离子电池正极材料和锂离子电池

权利要求书

1.一种富锂固溶体正极材料，其特征在于，所述富锂固溶体正极材料的化学表达式为zLiMeMO₄F·(1-z)(Li₂O)_x(Me′O₂)_y，其中，x=1,2或3；y=1或2；0<z<1；Me与Me′均选自Mn、Ni、Co、Ti、Cr、Fe和V中的一种或几种；M选自S、P或Si。

2.如权利要求1所述的一种富锂固溶体正极材料，其特征在于，所述Me选自Ti、Cr、Fe和V中的一种或几种；所述Me′选自Mn、Ni和Co中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的一种富锂固溶体正极材料，其特征在于，所述z的取值范围为0.1≤z≤0.3。

4.一种富锂固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取氟化锂、MeMO₄、氢氧化锂、Me′C₂O₄按照zLiMeMO₄F·(1-z)(Li₂O)_x(Me′O₂)_y的化学计量比混合，形成混合原料，其中，x=1,2或3；y=1或2；0<z<1；Me与Me′均选自Mn、Ni、Co、Ti、Cr、Fe和V中的一种或几种；M选自S、P或Si；

（2）向上述混合原料中加入1~2倍质量的去离子水，并加入到反应釜中，再加入1~5mol/L的碱溶液，调节PH至8~12，搅拌，控制所述反应釜的温度为50~80℃，得到富锂固溶体正极材料的混合氢氧化物共沉淀前驱体；

（3）将上述前驱体在400~600℃下煅烧4~6小时后，研细压片，再在惰性气体保护下，700~1100℃煅烧10~14小时，冷却即得富锂固溶体正极材料。

5.如权利要求4所述的一种富锂固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌的速率为600~1200r/min。

6.一种富锂固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）合成LiMeMO₄F

取氟化锂、Me的氧化物、含MO₄的铵盐按照LiMeMO₄F的化学计量比混合，形成混合原料，向所述混合原料中加入1~2倍质量的有机酸，机械研磨10~30小时，然后将所得粉末在惰性气体气氛中加热至600~800℃，恒温8~12小时，得到LiMeMO₄F粉末；

（2）合成富锂固溶体正极材料

将上述LiMeMO₄F粉末与LiOH·H₂O、Me′的氢氧化物按照zLiMeMO₄F·(1-z)(Li₂O)_x(Me′O₂)_y的化学计量比混合，在惰性气体保护下，500~700℃煅烧6~12小时，冷却，即得到富锂固溶体正极材料，所述富锂固溶体正极材料的化学表达式为zLiMeMO₄F·(1-z)(Li₂O)_x(Me′O₂)_y，其中，x=1,2或3；y=1或2；0<z<1；Me与Me′均选自Mn、Ni、Co、Ti、Cr、Fe和V中的一种或几种；M选自S、P或Si。

7.如权利要求6所述的一种富锂固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，所述有机酸为乙二酸、丙二酸、己二酸、苦杏仁酸、苹果酸和柠檬酸的中一种或几种。

8.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，包括如权利要求1~3中任一权利要求所述的富锂固溶体正极材料，还包括导电添加剂，所述导电添加剂为无机或有机碳源。

9.如权利要求8所述的一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述导电添加剂为碳、石墨、乙炔黑、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、沥青、蔗糖或葡萄糖；所述导电添加剂占所述锂离子电池正极材料总质量的0.5~5％。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含如权利要求1~3任一项所述的富锂固溶体正极材料。