[发明专利]一种锂超离子导体包覆的钴酸锂复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂超离子导体包覆的钴酸锂复合材料，由锂超离子导体包覆钴酸锂材料形成，其化学式为(1-x)Li_1+aCo_1-bM_bO₂·xLi_cMg_dTi_eM′_f(PO₄)₃，其中0<x≤0.1；被包覆的钴酸锂材料是层状结构，化学式为Li_1+aCo_1-bM_bO₂，其中0≤a≤0.1，0<b≤0.1，M是Mg、Ca、Cu、Ni、Al、Sc、Fe、Y、Ti、Mn、Zr、V、Nb中的一种或多种；所述的锂超离子导体的化学式为Li_cMg_dTi_eM′_f(PO₄)₃，其中0≤c≤1，0<d≤1，0<e≤2，0≤f≤2，M′是Na、Mg、Ca、Cu、Ni、Al、Sc、Fe、Y、Mn、Zr、V、Nb中的一种或两种以上；1×c+2×d+4×e+n×f＝12，n是M′的平均化合价。

2.权利要求1所述的锂超离子导体包覆的钴酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，通过固相混合法制备锂超离子导体包覆的钴酸锂复合材料，包括如下步骤：

1)按被包覆的钴酸锂材料的化学式中所示元素的摩尔比称量锂源、钴源和含M元素的辅料，混合均匀，然后在850～1100℃煅烧，保温时间为2～10小时，自然冷却后得到钴酸锂粉体；

2)按锂超离子导体的化学式中所示元素的摩尔比将钛酸四丁酯溶解在乙醇中，将锂盐、镁盐、含M′元素的原料、磷源分别溶解在乙醇中，搅拌均匀；混合钛酸四丁酯、锂盐、镁盐、含M′元素的原料和磷源的溶液，搅拌0.5～2小时后，加热到50～80℃搅拌蒸干，在80～120℃的烘箱内干燥8～24小时，得到锂超离子导体的前驱体；

3)将步骤2)中得到的锂超离子导体的前驱体在300～1100℃煅烧，保温时间为1～10小时，自然冷却后得到锂超离子导体；

4)将步骤3)中得到的锂超离子导体和步骤1)中得到的钴酸锂粉体混合均匀，然后在500～1100℃煅烧，保温时间为1～10小时，自然冷却后得到锂超离子导体包覆的钴酸锂复合材料。

3.如权利要求2所述的锂超离子导体包覆的钴酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述锂源是碳酸锂、氢氧化锂中的一种或两种的混合物，所述钴源是四氧化三钴、羟基氧化钴、氢氧化钴中的一种或多种的混合物，所述含M元素的辅料是M的氧化物、氢氧化物、乙酸盐、碳酸盐、碱式碳酸盐中的一种或多种的混合物，所述钴酸锂粉体颗粒的粒径范围是2～20μm。

4.如权利要求2所述的锂超离子导体包覆的钴酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述钛酸四丁酯与乙醇的重量体积比为1:5～1:100；所述的锂盐是硝酸锂、乙酸锂、氢氧化锂中的一种或多种的混合物，所述的镁盐是硝酸镁、乙酸镁中的一种或两种的混合物，所述含M′元素的原料是金属元素M′的硝酸盐、乙酸盐、氯化物、氧氯化物、有机盐中的一种或多种的混合物，所述磷源是磷酸二氢铵、磷酸二氢锂、磷酸氢二铵、磷酸、磷酸酯中的一种或多种的混合物；所述锂盐、镁盐、含M′元素的原料和磷源的溶液的浓度分别是0.01～1mol/L。

5.如权利要求2所述的锂超离子导体包覆的钴酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述煅烧温度是500～800℃，步骤4)中所述煅烧温度是700～1000℃。

6.如权利要求2所述的锂超离子导体包覆的钴酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述锂超离子导体的重量不超过所述锂超离子导体包覆的钴酸锂复合材料总重量的5％。