[发明专利]一种稀土元素掺杂型硅酸盐正极材料、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种稀土元素掺杂型硅酸盐正极材料，其特征在于，包括活性组分Li₂M_1-3/2xR_xSiO₄以及包裹于活性组分Li₂M_1-3/2xR_xSiO₄外的导电剂包覆层；

其中，M为Fe及Mn中一种或两者的组合，R为La、Ce、Nd、Sm及Yb其中一种或几种的组合，0＜x≤2/3。

2.根据权利要求1所述的稀土元素掺杂型硅酸盐正极材料，其特征在于，活性组分Li₂M_1-3/2xR_xSiO₄的尺寸为10nm-1μm。

3.根据权利要求1所述的稀土元素掺杂型硅酸盐正极材料，其特征在于，导电剂包覆层的厚度为5-20nm。

4.根据权利要求1所述的稀土元素掺杂型硅酸盐正极材料，其特征在于，导电剂包覆层的材质为碳。

5.一种权利要求1所述稀土元素掺杂型硅酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)选取碳源材料，并根据活性组分Li₂M_1-3/2xR_xSiO₄的化学式制备悬浮液；

2)将悬浮液干燥形成干胶，其中，干胶与碳源材料的质量比为(1-5):1；

3)将干胶与碳源材料混合后加入助磨剂，再球磨均匀，得混合物；

4)将步骤3)得到的混合物进行干燥，使得助磨剂完全挥发，得干燥粉末；

5)将步骤4)得到的干燥粉末放置于惰性气体的气氛中进行煅烧，得稀土元素掺杂型硅酸盐正极材料。

6.根据权利要求5所述的所述稀土元素掺杂型硅酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，悬浮液由溶剂、过渡金属源材料、稀土掺杂元素源材料、M源材料、锂源材料和硅源材料及溶胶-凝胶催化剂源材料组成，其中，M源材料为铁源材料及锰源材料中的一种或者两者的组合。

7.根据权利要求6所述的所述稀土元素掺杂型硅酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，溶剂为去离子水、乙醇及乙二醇中的一种或几种的混合物；

锂源材料为乙酸锂、草酸锂、硝酸锂、硫酸锂、氯化锂及氢氧化锂中的一种或几种的混合物；

所述硅源材料为二氧化硅、正硅酸四乙酯、正硅酸四甲酯、偏硅酸锂及有机硅中的一种或者几种的混合物；

所述铁源材料为乙酸亚铁、硫酸亚铁、氯化铁、硝酸铁、草酸亚铁、柠檬酸铁、氧化铁及四氧化三铁中的一种或者几种的混合物；

所述锰源材料为乙酸锰、硫酸锰、氯化锰、硝酸锰、氧化锰、氧化亚锰及四氧化三锰中的一种或者几种的混合物；

所述R源材料为R的硝酸盐、R的硫酸盐、R的盐酸盐及R的氧化物中的一种或者几种的混合物；

所述碳源材料为葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、壳聚糖、纤维素、植酸及山梨酸糖醇中的一种或者几种的混合物。

8.根据权利要求7所述的所述稀土元素掺杂型硅酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，

锂源材料为乙酸锂；

硅源材料为正硅酸四乙酯；

铁源材料为氧化铁；

锰源材料为四氧化三锰；

R源材料为R的氧化物；

碳源材料为蔗糖；

溶剂由去离子水与乙醇混合而成，其中，去离子水与乙醇的体积比1/10。

9.如权利要求1所述的稀土元素掺杂型硅酸盐正极材料在锂离子电池正极中的应用。