[发明专利]正极材料及其制备方法、锂离子电池和车辆

权利要求书

1.一种正极材料，其特征在于，包括硫单质和由一次颗粒堆积形成的二次颗粒，所述二次颗粒具有中空结构，所述硫单质填充在一次颗粒之间的间隙中和所述中空结构中；所述一次颗粒含有锂氧化物，

所述锂氧化物包括δLiNi_mCo_nX_(1-m-n)O₂·(1-δ)Li₂MO₃，

其中0≤δ≤1，X包括选自Mn、Al、Nb、Fe中的至少之一，M包括选自Mn、Al、Nb、Fe、Co、Ni中的至少之一，0≤m＜1，0≤n＜1。

2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述二次颗粒的平均粒径为5-50μm，所述中空结构的平均孔径为2-10μm。

3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述二次颗粒含有用于限定中空结构的壳层，所述壳层由所述一次颗粒堆积而成，所述壳层的平均厚度为1-10μm。

4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述中空结构中的硫单质含量高于所述一次颗粒之间的间隙中硫单质的含量。

5.根据权利要求4所述的正极材料，其特征在于，以正极材料的总质量为基准，所述中空结构中的硫单质含量为5-40wt％；所述一次颗粒之间的间隙中硫单质的含量为0-15wt％。

6.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，以正极材料的总质量为基准，所述硫单质的含量为2wt％-50wt％，所述锂氧化物的含量为50wt％-98wt％。

7.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述二次颗粒的形状为球形、菱形、椭球形中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述二次颗粒的孔隙率为20-30％。

9.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的外表面还含有包覆层。

10.一种制备正极材料的方法，其特征在于，包括：

将含有金属离子的溶液、络合剂以及沉淀剂，在搅拌的条件下加入至反应容器中，并在pH值为11-12下进行共沉淀，一次颗粒前驱体堆积形成核心前驱体，随后在pH值为9-10.5下，令一次颗粒前驱体继续堆积，得到二次颗粒前驱体；

将所述二次颗粒前驱体与锂源进行混合，并进行焙烧处理，得到具有中空结构的二次颗粒；

所述二次颗粒含有用于限定中空结构的壳层，所述壳层由所述一次颗粒堆积而成；

所述一次颗粒含有锂氧化物，所述锂氧化物包括δLiNi_mCo_nX_(1-m-n)O₂·(1-δ)Li₂MO₃，其中0≤δ≤1，X包括选自Mn、Al、Nb、Fe中的至少之一，M包括选自Mn、Al、Nb、Fe、Co、Ni中的至少之一，0≤m＜1，0≤n＜1；

将所述二次颗粒与硫源进行混合，并进行熔融固化处理，以便将硫单质填充在所述中空结构中。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述pH值为11-12条件下，进行所述共沉淀的反应时间为2-6小时，在所述pH值为9-10.5条件下，所述继续堆积的时间为10-25小时。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述二次颗粒与所述硫源按质量比为(8-12)：(0.5-2)进行混合，所述熔融固化处理的处理温度为120-180摄氏度，处理时间为10-15小时。