[发明专利]一种正极材料及锂离子电池

权利要求书

1.一种正极材料，其包括：

基体，所述基体包含体相掺杂金属元素M的钴酸锂，其中M包括Mg、Ti、Zr或Al中的至少一种；

包覆层，其中所述包覆层具有尖晶石相结构且包括进一步掺杂金属元素Me的所述钴酸锂，Me包含Ni、Mn、Al、Mg、Ti、Zr、Y、Mo、W、Na、Cu、Cr、Zn或Fe中的至少一种，其中所述正极材料可进行锂离子脱嵌反应的活性比表面积大于或等于3.6cm²/g。

2.根据权利要求1所述的正极材料，其中Me至少包括两种金属元素。

3.根据权利要求1所述的正极材料，其中M与Me不完全相同。

4.根据权利要求1所述的正极材料，Me中任一元素的摩尔含量相对于Co的摩尔百分比为0.1％-2％。

5.根据权利要求1所述的正极材料，M中每一者的含量相对于Co的摩尔百分比为0.1％-1％。

6.根据权利要求1所述的正极材料，其中所述正极材料的中值粒径D₅₀为3-11μm。

7.一种锂离子电池，包括正极、负极和电解液，其中所述正极包含根据权利要求1-6中任一者所述的正极材料。

8.一种制备权利要求1-6中的任一者所述的正极材料的方法，其包括：

提供一种钴酸锂的前驱体；

将所述前驱体与锂的化合物和金属元素M的化合物混合，且在空气气氛及900-1000℃的温度下烧结6-12小时以形成体相掺杂金属元素M的钴酸锂；以及

将所述体相掺杂金属元素M的钴酸锂与金属元素Me的化合物混合，在空气气氛中850-950℃的温度下烧结6-12小时，自然冷却后再在含有氧气的气氛中退火以得到表层掺杂金属元素Me且表层具有尖晶石相结构的钴酸锂正极材料，其中退火温度为600-900℃，退火时间为1-8小时；

其中，M包括Mg、Ti、Zr或Al中的至少一种，且

其中，Me包括Ni、Mn、Al、Mg、Ti、Zr、Y、Mo、W、Na、Cu、Cr、Zn或Fe中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的方法，其中在含有氧气的气氛中的氧气的体积百分比小于10％。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述退火温度为700-860℃。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述退火时间为2-6小时。

12.一种制备权利要求1-6中的任一者所述的正极材料的方法，其包括：

将钴源、锂源、沉淀剂和金属元素M的盐在水溶液中混合，沉淀形成体相掺杂金属元素M的钴酸锂的前驱体；

将所述前驱体在空气气氛及900-1000℃的温度下烧结6-12小时以形成体相掺杂金属元素M的钴酸锂；以及

将所述体相掺杂金属元素M的钴酸锂与金属元素Me的化合物混合，在空气气氛中850-950℃的温度烧结6-12小时，自然冷却后再在含有氧气的气氛中退火以得到表层掺杂金属元素Me且表层具有尖晶石相结构的钴酸锂正极材料，其中退火温度为600-900℃，退火时间为1-8小时；

其中，M包括Mg、Ti、Zr或Al中的至少一种，且

其中，Me包括Ni、Mn、Al、Mg、Ti、Zr、Y、Mo、W、Na、Cu、Cr、Zn或Fe中的至少一种。

13.根据权利要求12所述的方法，其中在含有氧气的气氛中的氧气的体积百分比小于10％。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述退火温度为700-860℃。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述退火时间为2-6小时。