[发明专利]快离子修饰硅酸盐型锂电池正极复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种快离子修饰硅酸盐型锂电池正极复合材料，其特征在于：所述正极复合材料由硅酸盐活性材料及包覆在其外表面的快离子导体层构成，所述硅酸盐活性材料为Li₂Fe_xMn_1-xSiO₄，0.4＜x＜0.8；所述硅酸盐活性材料与快离子导体层的质量比为1：(0.05-0.3)。

2.根据权利要求1所述的快离子修饰硅酸盐型锂电池正极复合材料，其特征在于：所述快离子导体层的成分为Li₇La₃Zr₂O₁₂，快离子导体层厚度为50～1000nm。

3.根据权利要求1或2所述的快离子修饰硅酸盐型锂电池正极复合材料，其特征在于：所述硅酸盐活性材料与快离子导体层的质量比为1：0.12。

4.一种权利要求1-3任一项所述的快离子修饰硅酸盐型锂电池正极复合材料的制备方法，其特征在于按照以下步骤制备而成：

步骤一、将锂源化合物、锰源化合物、铁源化合盐、正硅酸四乙酯按摩尔比Li：Ca：Fe：Mn：SiO₄^2-＝2：x：(1-x)：1准确称重后，投入反应器中，然后加入催化剂，充分搅拌均匀，密封状态下在100-150℃反应18-36h，得到凝胶；

步骤二、将步骤一得到的凝胶取出，烘干后与碳源化合物混合，然后将混合物在球磨机中球磨后泵入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，得到硅酸盐前驱体；

步骤三、将步骤二得到的硅酸盐前驱体加入金属离子混合盐溶液中，边搅拌边滴加沉淀剂，滴加完成后，搅拌反应0.5-2h，分离出沉淀物，将沉淀物洗涤，干燥后，加入LiOH研磨、压片后，在惰性气体保护下，微波高温烧结，随炉冷却至室温，得到所述正极复合材料。

5.根据权利要求4所述的快离子修饰硅酸盐型锂电池正极复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中所述锂源化合物为醋酸锂，锰源化合物为醋酸锰，铁源为醋酸铁，所述催化剂为醋酸和乙醇质量比为1：(20-30)的醋酸-乙醇混合液。

6.根据权利要求4或5所述的快离子修饰硅酸盐型锂电池正极复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中碳源化合物为葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇中的一种或两种以上混合物；快离子前驱体与所述碳源化合物的质量比为1：(0.01-0.2)。

7.根据权利要求6所述的快离子修饰硅酸盐型锂电池正极复合材料的制备方法，其特征在于所述步骤二中球磨条件为：采用行星球磨机进行球磨，球磨介质为去离子水，以400r/min的转速混合3h，将混合物制备成质量浓度为10-25％wt.的匀浆。

8.根据权利要求7所述的快离子修饰硅酸盐型锂电池正极复合材料的制备方法，其特征在于所述步骤二中喷雾造粒条件为：将匀浆泵入喷雾干燥塔中进行造粒，喷雾气体为空气或氮气，进口温度为200-150℃，出口温度为120-100℃。

9.根据权利要求5、7或8任一项所述的快离子修饰硅酸盐型锂电池正极复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中金属离子混合盐溶液为Zr和La金属离子混合盐溶液，所述沉淀剂为质量浓度为(10-25)％wt.的氨水，所述氨水与两种金属离子的总摩尔量比为NH₃·H₂O：(Zr+La)＝(1-1.5)：1。

10.根据权利要求4或9所述的快离子修饰硅酸盐型锂电池正极复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中微波高温烧结条件为：将微波高温气氛实验炉抽真空，通入惰性气体，惰性气体为氩气或氩气与氮气的混合气，以100℃/min的速度升温到500～900℃，保温5-15min。