[发明专利]锂离子电池及其正极材料的制备方法

权利要求书

1.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将制备快离子导体的原材料溶于溶剂中，加入5～50ml硫酸、盐酸或硝酸，并于60～120℃水浴条件下以70～240r/min的转速搅拌；

2)按照快离子导体占快离子导体与本体材料总质量分数为0.5％～12％的量称取本体材料Li[Li_(1-2x)/3M_xMn_(2-x)/3]O₂粉末悬浮在步骤1)制成的溶液中，继续在60～120℃水浴条件下，先超声1h～6h，然后搅拌使Li[Li_(1-2x)/3M_xMn_(2-x)/3]O₂粉末均匀分散在溶液中，并最终将溶液中所有的溶剂蒸发完毕，得到混合均匀的复合材料；Li[Li_(1-2x)/3M_xMn_(2-x)/3]O₂粉末中的M选自Ni、Co、Cr中的至少一种，x为0～0.33；

3)将步骤2)得到的复合材料在300～600℃下煅烧3～20h，即可得到正极材料，所述正极材料包括本体材料Li[Li_(1-2x)/3M_xMn_(2-x)/3]O₂和包覆在本体材料表面的快离子导体材料；所述快离子导体材料中的锂离子位于四面体位，且能够参与锂离子的脱嵌而弥补本体材料消耗的锂离子；快离子导体材料占本体材料和快离子导体材料总质量的百分比为0.5％～12％。

2.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)和2)中的快离子导体是指Li₃V₂(PO₄)₃、Li₂ZrS₃、Li₂O-mB₂O₃中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中制备快离子导体的原材料是按所需制备的快离子导体进行选择，快离子导体中的各元素分别来自以下原材料：Li元素来自氢氧化锂、碳酸锂、乙酸锂、氯化锂、硫酸锂中的一种或几种；B元素来自硼酸、碳酸硼以及三氧化二硼中的一种或几种；V元素来自偏矾酸铵、五氧化二钒、三氧化二钒中的一种或几种；Al元素来自乙酸铝、硝酸铝、氯化铝、硫酸铝中的一种或几种；Si元素来自二氧化硅、硅酸、硅酸钠中的一种或几种；Zr元素来自二氧化锆、氧化氯锆、硫酸锆、硝酸锆中的一种或几种；S元素来自硫酸钠、硫化钠中的一种或几种；P元素来自磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸二氢铵中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的Li[Li_(1-2x)/3M_xMn_(2-x)/3]O₂粉末采用固相法、氢氧化物或碳酸盐或草酸盐沉淀法、燃烧法或溶胶凝胶法制备。

5.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的溶剂选自去离子水、无水乙醇。

6.一种锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔于正负极片之间的隔离膜，以及电解液，正极片包括正极集流体和分布于正极集流体上的正极活性物质，负极片包括负极集流体和分布在负极集流体上的负极活性物质，其特征在于：所述正极活性物质为权利要求1至5中任意一项方法制备出的正极材料。