[发明专利]一种表面空位占据法改性的锂离子电池正极材料及其改性方法

权利要求书

1.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述材料的表面层的晶格中的至少部分未被材料本身离子占据的空位被额外的金属离子填充，其内部和表面层形成一种类核壳结构，即所述材料的内部为核，所述材料的表面层为壳；

所述壳的厚度为1～30nm；

被额外的金属离子填充的空位占全部未被材料本身离子占据的空位的比例为1～50％；所述空位是指由正极材料中的阴离子骨架围成的八面体空位和/或四面体空位；

所述额外的金属离子中的金属元素选自Mg、Ca、Al、Cr、Ti、Fe、Co、Cu、Zn、Zr中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，被额外的金属离子填充的空位占全部未被材料本身离子占据的空位的比例为5～30％。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述材料选自含锂金属氧化物Li_xM_yO，其中0x1，0y1，M为金属元素。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述M选自下述金属元素的一种或多种：Co、Mn、Ni和Al。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述材料选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍锰酸锂、三元镍钴锰酸锂或三元镍钴铝酸锂。

6.一种利用表面空位占据法对锂离子电池正极材料进行改性的方法，其特征在于，所述改性方法包含如下步骤：

1)将正极材料、金属源与沉淀剂分散在溶剂中，得到混合溶液；搅拌反应，在沉淀剂的作用下金属离子沉积在正极材料表面得到中间产物；

2)然后将步骤1)所得中间产物置于马弗炉中煅烧，得到改性的锂离子电池正极材料；

所述改性的锂离子电池正极材料的表面层的晶格中的至少部分未被材料本身离子占据的空位被额外的金属离子填充，其内部和表面层形成一种类核壳结构，即所述材料的内部为核，所述材料的表面层为壳；所述壳的厚度为1～30nm；被额外的金属离子填充的空位占全部未被材料本身离子占据的空位的比例为1～50％；所述空位是指由正极材料中的阴离子骨架围成的八面体空位和/或四面体空位；所述额外的金属离子中的金属元素选自Mg、Ca、Al、Cr、Ti、Fe、Co、Cu、Zn、Zr中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的改性方法，其特征在于，在步骤1)中，所述搅拌反应的温度为20～95℃；所述搅拌反应的时间为0.5～5h。

8.根据权利要求6所述的改性方法，其特征在于，所述溶剂包括水、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、甘油或丙酮中的一种或多种。

9.根据权利要求6所述的改性方法，其特征在于，所述正极材料为含锂金属氧化物Li_xM_yO，其中0x1，0y1，M为金属元素，所述M选自下述金属元素的一种或多种：Co、Mn、Ni和Al。

10.根据权利要求9所述的改性方法，其特征在于，所述正极材料为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍锰酸锂、三元镍钴锰酸锂或三元镍钴铝酸锂；所述正极材料在混合溶液中的浓度为0.01g/L～1000g/L。

11.根据权利要求6所述的改性方法，其特征在于，所述沉淀剂选自水、碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾、甲酸铵、乙酸铵、甲酰胺、乙酰胺、尿素、乌洛托品、磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸三铵、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸钠、磷酸一氢钾、磷酸二氢钾、磷酸钾中的一种或几种；所述沉淀剂在混合溶液中的浓度为1×10^-6mol/L～10mol/L。