[发明专利]一种正极活性材料及其制备方法、电池

权利要求书

1.一种正极活性材料，其特征在于，包括内核和包覆于内核外的外壳，所述内核具有如下组成：Li_nV_mM_hT_iR_lO_k，其中，Li、O分别代表锂、氧，V和M均选自第四周期的过渡金属元素，T和R均选自第三周期的非金属元素，n、m、h、i、l、k均大于等于零，所述内核为电中性；所述外壳包括碳以及金属复合物，所述金属复合物为金属氧化物和/或金属盐，所述金属氧化物和金属盐各自独立的具有如下组成：L_x1U_x2A_x3C_x4O_x5，其中，L和U均选自第二周期、第三周期、第四周期、第五周期、镧系、锕系中的金属元素，A和C均选自第二周期、第三周期的非金属元素，x1、x2、x3、x4、x5均大于等于零且(x1+x2)/(x3+x4)=1-4，所述金属复合物为电中性；所述正极活性材料的中值粒径D₅₀为10-20μm，电导率为0.01-0.1S/cm^-1，振实密度为1.0-1.5g/cm³。

2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述内核选自磷酸亚铁锂或其掺杂物、磷酸锰锂或其掺杂物、硅酸锰锂或其掺杂物、硅酸铁锂或其掺杂物中的一种或多种；所述金属氧化物为锂、镁、钙、钛、锰、钴、镍、钇、锆、铌中一种或多种的氧化物，所述金属盐为锂、镁、钙、钛、锰、钴、镍、钇、锆、铌中一种或多种的盐类。

3.根据权利要求2所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料中，所述金属盐为碳酸盐、硝酸金属盐、硫酸盐或氯化物中的一种或多种。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料中，以正极活性材料重量为基准，内核重量为85.0-99.5%，外壳重量为0.5-15.0%；所述外壳中，碳与金属复合物重量比为0.1-9.8：1。

5.一种正极活性材料的制备方法，包括：

S1、将正极活性材料前驱体与碳源、包覆金属源混合，球磨，得到混合物；

S2、对混合物进行喷雾造粒，得到待烧结物；

S3、将待烧结物进行烧结，得到正极活性材料；

其中，所述正极活性材料前驱体具有如下组成：Li_nV_mM_hT_iR_lO_k，其中，Li、O分别代表锂、氧，V和M均选自第四周期的过渡金属元素，T和R均选自第三周期的非金属元素，n、m、h、i、l、k均大于等于零，所述正极活性材料前驱体为电中性；

所述复合碳源选自葡萄糖、蔗糖、乳糖、聚乙二醇、聚乙烯醇、环苯衍生物、明胶、白蛋白、淀粉、导电石墨、乙炔黑、活性碳中的至少两种；

所述包覆金属源为金属氧化物和/或金属盐，所述金属氧化物和金属盐各自独立的具有如下组成：L_x1U_x2A_x3C_x4O_x5，其中，L和U均选自第二周期、第三周期、第四周期、第五周期、镧系、锕系中的金属元素，A和C均选自第二周期、第三周期的非金属元素，x1、x2、x3、x4、x5均大于等于零且(x1+x2)/(x3+x4)=1-4，所述金属复合物为电中性。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述内核选自磷酸亚铁锂、磷酸锰锂、硅酸锰锂、硅酸铁锂中的一种或多种；所述金属氧化物为锂、镁、钙、钛、锰、钴、镍、钇、锆、铌中一种或多种的氧化物，所述金属盐为锂、镁、钙、钛、锰、钴、镍、钇、锆、铌中一种或多种的盐类。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐为碳酸盐、硝酸金属盐、硫酸盐或氯化物中的一种或多种。

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，正极活性材料前驱体的添加量为85.0-99.5%，碳源与包覆金属源的总添加量为0.5-15.0%；所述碳源与包覆金属源的添加量之比为0.1-9.8：1。