[发明专利]一种高电压高容量锂离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高电压高容量锂离子电池正极材料，其特征在于：所述高电压高容量锂离子电池正极材料中含有钴源物质、锂源物质、掺杂剂M和包覆材料，其中Li：Co的摩尔比为0.95～1.2，掺杂剂M的掺量为0.01～10 wt%，包覆材料的总掺量为0.01～20 wt%；

根据权利要求1所述的一种高电压高容量锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：

A、将钴源物质、锂源物质、掺杂剂M按照一定的比例混合均匀，其中Li：Co的摩尔比为0.95～1.2，掺杂剂M的掺量为0.01～10 wt%；

B、将步骤A中混合均匀的物料进行烧结，烧结主温度控制在500～1350℃，主温区烧结时间为5～40h，整个烧结过程是在空气或者氧气氛围下进行，通气量控制范围为2～30m³/h，将烧结后的物料经破碎、粉碎、分级、过筛等工艺处理，得到所需的钴酸锂半成品；

C、 将步骤B中处理好的钴酸锂半成品，在具有高冲击力、高剪切力的设备下进行包覆，包覆层为物质N（化学式表示为：LiNi_xMn_yCo_zM′O₂，其中x+y+z=1）或物质N′ 、锂源物质和掺杂物M（其中，掺杂剂M的掺量为0～10 wt%）的混合物的一种或二种；

D、将步骤C处理后的物料进行二次烧结或二次以上烧结，烧结主温度控制在400～1200℃，主温区烧结时间为4～35h，整个烧结过程是在空气或者氧气氛围下进行，通气量控制范围为2～30m³/h，将烧结后的物料经破碎、分散、除铁、过筛等工艺处理，得到所需的成品；

E、当钴酸锂基材的包覆层为物质N（化学式表示为：LiNi_xMn_yCo_zM′O₂，其中x+y+z=1）时，经过步骤C包覆后的钴酸锂经分散、过筛、除铁等工艺，即得到所需的钴酸锂成品。

2.根据权利要求2所述的一种高电压高容量锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A中钴源物质选自为四氧化三钴、羟基氧化钴、氢氧化钴、碳酸钴、草酸钴和氧化钴的一种或多种的混合物，D50在2～30μm之间。

3.根据权利要求2所述的一种高电压高容量锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A中锂源物质选自为氢氧化锂、碳酸锂、草酸锂中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求2所述的一种高电压高容量锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A中掺杂剂M和步骤C中的M′选自为第一过渡元素（Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn）、第二过渡元素（Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd）、碱土元素（Be、Mg、Ca、Sr、Ba）和稀土元素（La、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu）的氧化物、氢氧化物、金属有机物、碳酸盐、草酸盐或与其他金属元素的复合氧化物的一种或者多种的混合物。

5.根据权利要求2所述的一种高电压高容量锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤C和E中的M′掺量为0～10 wt%。

6.根据权利要求2所述的一种高电压高容量锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述掺杂后的钴酸锂的D50应控制在3～30μm。

7.根据权利要求2所述的一种高电压高容量锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述包覆材料的掺量控制在0.01～20 wt%，包覆层所用材料的D50在0.01～5μm之间。

8.根据权利要求2所述的一种高电压高容量锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述包覆层所用的物质N′为Ni_xCo_yMn_z（x+y+z=1）或者单独的Ni或Co或Mn的氢氧化物、氧化物、氯化物、氟化物、有机金属物、羟基氧化物、碳酸盐或者草酸盐中的一种或者多种，其中，Ni的掺量为0～20 wt%，Mn的掺量为0～20 wt%，Co的掺量为0～20 wt%，且包覆材料的总掺量应控制在0.01～20 wt%之间。

9.根据权利要求2所述的高电压高容量锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述包覆材料为物质N′ 与锂源物质的混合物时，Li与金属元素（Ni、Co、Mn）的摩尔比为0.95～1.2。