[发明专利]一种离子导体和异质结构共同改性的锂离子电池正极材料及制备方法和应用

权利要求书

1.一种离子导体和异质结构共同改性的锂离子电池正极材料，其特征在于：改性锂离子电池正极材料由离子导体包覆和异质结构共同作用；所述改性锂离子电池正极材料包括离子导体包覆层、异质结构层和材料本体，所述离子导体包覆层由聚阴离子盐、掺杂元素盐和材料表面残锂反应而成，所述异质结构层的相为尖晶石相或/和岩盐相，位于离子导体包覆层和材料本体之间；

所述离子导体的化学式为Li-A-DO_x，其中A为化合价为+2、+3、+4、+5、+6价元素，其为Co、Mn、Ni、Fe、Al、Zr、Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Ru、Cu、Nb中的一种或多种；D为P、B、Si、S、V、Ti中的一种或多种；x≥1；

所述的离子导体和异质结构共同改性的锂离子电池正极材料通过下述步骤制备：（Ⅰ）将一定量聚阴离子D盐、掺杂元素A盐、弱酸与锂离子电池正极材料在溶液中均匀混合，所述溶液为醇水混合溶液；步骤（Ⅰ）中的弱酸为草酸、碳酸、硼酸、乙酸中的一种或多种，加入的酸与锂离子电池正极材料中的过渡金属的摩尔比为0.001-0.05：1；所述锂离子电池正极材料为富锂锰基正极材料；所述富锂锰基正极材料的结构式为Li_1.2Mn_0.53Ni_0.27O₂；使用的聚阴离子D盐为铵盐、有机盐中的一种或两种；

（II）混合物混合1小时以上，在60~80℃蒸干得到混合粉末；

（III）将经第（II）步制得的粉末在空气或氧气中烧结，于200~800℃热处理至少3小时，制备得到离子导体和异质结构共同改性的锂离子电池正极材料。

2.如权利要求1所述的离子导体和异质结构共同改性的锂离子电池正极材料，其特征在于：所述离子导体是由掺杂元素A盐和聚阴离子D盐在溶液中混合并与材料表面残锂反应，经过烧结得到的；所述聚阴离子D盐提供离子导体化学式中的D。

3.如权利要求1所述的离子导体和异质结构共同改性的锂离子电池正极材料，其特征在于：异质结构为元素A掺杂进入晶格或酸处理诱导产生的。

4.如权利要求1-3任意一项所述的离子导体和异质结构共同改性的锂离子电池正极材料，其特征在于：离子导体包覆层为锂离子导体层，其厚度为1-30nm，异质结构层的厚度为1nm-500nm，元素掺杂深度为1nm-1um。

5.如权利要求1-3任意一项所述的离子导体和异质结构共同改性的锂离子电池正极材料，其特征在于：所述步骤（Ⅰ）中掺杂元素A盐为硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、氯化物中的一种或多种；按质量比计，加入的掺杂元素与锂离子电池正极材料中的过渡金属的质量比为0.001-0.15：1；

所述步骤（Ⅰ）中，按质量比计，加入的聚阴离子与锂离子电池正极材料中的过渡金属的质量比为0.001-0.15：1。

6.一种如权利要求1~3任意一项所述的离子导体和异质结构共同改性的锂离子电池正极材料的应用，其特征在于：所述应用包括将其用于储能设备中。