[发明专利]一种核壳异构钴酸锂复合材料和锂离子电池及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种层状-尖晶石核壳异构钴酸锂复合材料，其特征在于，所述层状-尖晶石核壳异构钴酸锂复合材料具有由层状结构的钴酸锂内核和尖晶石结构的钛基复合氧化物外壳构成的核壳结构，所述钛基复合氧化物外壳的组成为Li₂MTi₃O₈，M为Zn、Cu、Mg、Mn和Co中的一种或两种以上；所述层状-尖晶石核壳异构钴酸锂复合材料采用液相法并以丙烯酸作为络合剂制备得到。

2.根据权利要求1所述的层状-尖晶石核壳异构钴酸锂复合材料，其特征在于，当M为Zn、Cu、Mg、Mn和Co中的两种以上时，M为Zn_0.5Cu_0.5、Zn_0.5Mg_0.5、Cu_0.5Mn_0.5或Co_0.5Cu_0.5。

3.根据权利要求1或2所述的层状-尖晶石核壳异构钴酸锂复合材料，其特征在于，所述钴酸锂内核的粒径为2～20μm；所述层状-尖晶石核壳异构钴酸锂复合材料的粒径为2.05～20.5μm。

4.根据权利要求1或2所述的层状-尖晶石核壳异构钴酸锂复合材料，其特征在于，所述钛基复合氧化物外壳的质量百分含量为0.1～5％。

5.权利要求1～4中任意一项所述的层状-尖晶石核壳异构钴酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：

(1)将层状结构的钴酸锂和丙烯酸分散于有机溶剂中，将所得分散液加热至40～100℃后按照化学计量比加入锂源Ⅰ和钛源以及锌源、铜源、镁源、锰源和钴源中的至少一种，持续搅拌、蒸发至溶液粘度达到0.5～5cP，得到前驱体材料；

(2)将所述前驱体材料置于650～850℃下煅烧3～10h后研磨，即得所述层状-尖晶石核壳异构钴酸锂复合材料。

6.根据权利要求5所述的层状-尖晶石核壳异构钴酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述钴酸锂按照以下方法制备得到：将锂源Ⅱ和钴源按照摩尔比(1～1.1):1混合均匀，再将所得混合物以1～5℃的速度升温至900～1100℃保温6～18h，冷却，研磨，即得钴酸锂；

优选地，所述锂源Ⅱ为碳酸锂和/或氢氧化锂；

优选地，所述钴源选自碳酸钴、四氧化三钴、三氧化二钴和一氧化钴中的至少一种。

7.根据权利要求5或6所述的层状-尖晶石核壳异构钴酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述钴酸锂和丙烯酸的质量比为1:(0.01～1)。

8.根据权利要求5或6所述的层状-尖晶石核壳异构钴酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，

所述锂源Ⅰ选自硝酸锂、醋酸锂、氢氧化锂和碳酸锂中的至少一种；

所述钛源选自钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸四乙酯和四氯化钛中的至少一种；

所述锌源选自醋酸锌、硝酸锌、硫酸锌、氯化锌和草酸锌中的至少一种；

所述铜源选自醋酸铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化铜和草酸铜中的至少一种；

所述镁源选自醋酸镁、硝酸镁、硫酸镁、氯化镁和草酸镁中的至少一种；

所述锰源选自醋酸锰、硝酸锰、硫酸锰、氯化锰和草酸锰中的至少一种；

所述钴源选自醋酸钴、硝酸钴、硫酸钴、氯化钴和草酸钴中的至少一种；

所述有机溶剂为乙二醇和/或无水乙醇。

9.权利要求1～4中任意一项所述的层状-尖晶石核壳异构钴酸锂复合材料作为电池正极材料的应用。

10.一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极和电解液，其特征在于，所述正极中的正极材料为权利要求1～4中任意一项所述的层状-尖晶石核壳异构钴酸锂复合材料。