[发明专利]一种表面修饰的富锂层状过渡金属氧化物及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种表面修饰的富锂层状过渡金属氧化物，其特征在于，所述表面修饰的富锂层状过渡金属氧化物是将过渡金属化合物前驱体、锂源和熔融盐混合均匀，将混合物升温至780～980℃，自然冷却到室温，经过清洗、过滤、烘干，得到富锂层状过渡金属氧化物；再将富锂层状过渡金属氧化物和碳-氮源混合均匀后，置于保护气氛中在130～230℃水热反应，随后自然冷却，经水洗，抽滤，干燥制得；所述表面修饰的富锂层状过渡金属氧化物的结构依次为富锂层状过渡金属氧化物/富含氧空位的富锂层状过渡金属氧化物-尖晶石结构氧化物共生层/氮掺杂碳纳米层；所述富锂层状过渡金属氧化物的分子式为Li_1+xTM_1-xO₂，TM＝Mn,Ni,Co,Fe，Ti或Cr中的任意两种以上，x＝0～0.3；所述表面修饰的富锂层状过渡金属氧化物的粒径为3～7μm，所述富含氧空位的富锂层状过渡金属氧化物-尖晶石结构氧化物共生层的厚度为2～6nm，所述氮掺杂碳纳米层的厚度为2～5nm。

2.根据权利要求1所述的表面修饰的富锂层状过渡金属氧化物，其特征在于，所述过渡金属化合物前驱体为过渡金属碳酸盐或过渡金属氢氧化物微米球；所述过渡金属碳酸盐或过渡金属氢氧化物微米球的粒径为5～10μm。

3.根据权利要求2所述的表面修饰的富锂层状过渡金属氧化物，其特征在于，所述过渡金属碳酸盐为TMCO₃，所述过渡金属氢氧化物为TM(OH)₂，TM＝Mn,Ni,Co,Fe,Ti或Cr中的任意两种以上。

4.根据权利要求1所述的表面修饰的富锂层状过渡金属氧化物，其特征在于，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、乙酸锂、氟化锂、氯化锂或硝酸锂中的一种以上；所述熔融盐为氯化钠、氯化钾、氟化钠或氟化钾中的一种以上。

5.根据权利要求1所述的表面修饰的富锂层状过渡金属氧化物，其特征在于，所述熔融盐与过渡金属化合物前驱体的摩尔比为(2～8)：1；所述锂源为富锂层状过渡金属氧化物摩尔量的102～107％；所述富锂层状过渡金属氧化物和碳-氮源的摩尔比为(1～8)：1。

6.根据权利要求1所述的表面修饰的富锂层状过渡金属氧化物，其特征在于，所述碳-氮源为尿素、硫脲或水合肼中的一种以上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的表面修饰的富锂层状过渡金属氧化物的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

S1.以过渡金属碳酸盐或过渡金属氢氧化物微米球为过渡金属化合物前驱体，与锂源和熔融盐混合均匀，将混合物升温至780～980℃并保温8～16h，然后自然冷却到室温，经过清洗、过滤、干燥，得到富锂层状过渡金属氧化物；

S2.将富锂层状过渡金属氧化物和碳-氮源混合均匀后，置于氩气或氮气气氛中在130～230℃水热反应8～16h，随后自然冷却，经水洗，去除多余反应残留物，抽滤并干燥，制得表面修饰的富锂层状过渡金属氧化物。

8.权利要求1-6任一项所述的表面修饰的富锂层状过渡金属氧化物作为正极材料在锂离子电池或动力电池领域中的应用。