[发明专利]掺杂正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种制备掺杂正极材料的方法，其特征在于，包括：

(1)向反应底液中加入金属盐溶液、掺杂元素前驱液、沉淀剂和络合剂并进行反应，得到混合浆料；

(2)对所述混合浆料进行后处理，得到掺杂正极材料前驱体；

(3)将所述掺杂正极材料前驱体与锂源混合并进行煅烧，得到所述掺杂正极材料；

所述掺杂正极材料包括：

正极材料本体；

掺杂材料，所述掺杂材料分布在所述正极材料本体内，且在沿所述正极材料本体内部到表面的方向，所述掺杂材料的浓度逐渐降低，

所述掺杂材料包括选自Ti、V、Nb、Ge、Mg、Al、Zr、Zn、Cr、La、Ce中的至少之一，所述掺杂材料的浓度为500ppm～8000ppm，

其中，向反应底液中加入所述掺杂元素前驱液的过程中，所述掺杂元素前驱液的单位时间加入量和反应进行时间满足式(I)或者式(II)所示的函数关系：

y＝mx+b(I)

y＝n^x(II)

式(I)、式(II)中，y为杂元素前驱液的单位时间加入量，x为反应进行的时间，-10m0，-5≤b≤5，0n1，

在步骤(1)中，将所述金属盐溶液、所述掺杂元素前驱液、所述沉淀剂和所述络合剂分别用蠕动泵加入到所述反应底液中，对于所述金属盐溶液、所述沉淀剂和所述络合剂注入到所述反应底液中的流速保持恒定，而所述掺杂元素前驱液注入到所述反应底液的流速则设置为所述式(I)或者所述式(II)的函数关系，

所述掺杂元素前驱液的浓度为5～80g/L。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属盐溶液的浓度为60～160g/L。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉淀剂为氢氧化钠水溶液。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述络合剂为氨水溶液。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正极材料本体包括选自氧化物、硫化物、硒化物中的至少之一。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述正极材料本体包括选自镍锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、五氧化二钒、钴锰酸锂、硫化锂、硫化钒中的至少之一。

7.一种电池，其特征在于，包括：正极、负极和电解质，所述正极包括采用权利要求1～6任一项所述的方法制得的掺杂正极材料。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述电解质包括Li₇P₃S₁₁、Li_9.54Si_1.74P_1.44S_11.7Cl_0.3、Li₁₀SnP₂S₁₂、Li₆PS₅Cl、Li₃PS₄、Li₂S–P₂S₅、75Li₂S·25P₂S₅、90Li₃PS₄–10ZnO、9Li₂S-3P₂S₅-1Ni₃S₂、60Li₂S-25P₂S₅–10Li₃N、78Li₂S-22P₂S₅、80(0.7Li₂S-0.3P₂S5)-20LiI、99(70Li₂S-30P₂S₅)-1Li₂ZrO₃、70Li₂S-29P₂S₅-1Li₃PO₄、70Li₂S-29P₂S₅-1P₂S₃、Li₇P_2.9S_10.85Mo_0.01、90(0.7Li₂S-0.3P₂S₅)-10LiBr、75Li₂S-23P₂S₅-2P₂Se₅、95(0.8Li₂S-0.2P₂S₅)-5LiI、Li_10.35[Sn_0.27Si_1.08]P_1.65S₁₂、Li₁₀GeP₂S₁₂、Li₁₁AlP₂S₁₂中的至少之一。