[发明专利]一种锂离子电池核壳正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池核壳正极材料，包括化学组成为LiMn_2-xM_xO₄的核体和Li₂MO₃壳层；0＜x≤0.1，所述M为Si、Zr或Ti，M的价态为正四价。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池核壳正极材料，其特征在于，所述核体和壳层的质量比为1：(0～x)。

3.一种锂离子电池核壳正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供包括锂源、锰源和掺杂源的混合粉料；

所述混合粉料中锂源、锰源和掺杂源的摩尔比为1：[1.9,2)：(0,0.1]；

(2)将所述步骤(1)得到的混合粉料依次进行预烧结和再烧结，得到LiMn_2-xM_xO₄核体；所述预烧结的温度为400～450℃，预烧结的时间为4～6h；所述再烧结的温度为750～825℃，再烧结的时间为12～18h；

(3)将所述步骤(2)得到的LiMn_2-xM_xO₄核体与无水乙醇、去离子水混合，得到核体分散液；

(4)将所述步骤(3)得到的核体分散液和掺杂源的醇溶液混合后，向混合液中滴加氨水，得到沉淀物；

(5)将所述步骤(4)得到的沉淀物与锂源混合，进行高温烧结，得到锂离子电池核壳正极材料Li₂MO₃@LiMn_2-xM_xO₄；所述高温烧结的温度为700～900℃，高温烧结的时间为3～10h；

所述步骤(1)和步骤(4)中掺杂源独立地包括硅源、锆源或钛源；

所述M为Si、Zr或Ti。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硅源为正硅酸乙酯；

所述锆源为锆酸四丁酯；

所述钛源为钛酸丁酯。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中掺杂源的物质的量≤步骤(1)中掺杂源的物质的量，掺杂源的量以掺杂元素的量计；

所述步骤(5)中锂源的物质的量为步骤(4)中掺杂源物质的量的2.0～2.1倍，锂源的量以锂元素的量计。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述锂源包括碳酸锂、氢氧化锂和乙酸锂中的一种或多种。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述锰源包括二氧化锰、三氧化二锰、四氧化三锰、羟基氧化锰、醋酸锰、碳酸锰、硝酸锰和草酸锰中的一种或多种。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中预烧结的温度和再烧结的温度以及所述步骤(5)中高温烧结的温度均以升温的方式达到，所述升温的速率独立的为3～6℃/min。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中氨水的用量以使得混合料液的pH值为5～8。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中混合粉料的制备方法包括：将锂源、锰源和掺杂源在无水乙醇中进行湿法球磨3～8h后干燥，得到干燥混合物；将所述干燥混合物进行干法研磨，得到混合粉料。