[发明专利]用于阴极材料的干表面掺杂的方法和系统

权利要求书

1.一种方法，包括：

将NMC和掺杂剂前体颗粒干混，以获得预煅烧混合物；和

在干燥的煅烧气氛中煅烧所述预煅烧混合物，以获得已掺杂阴极材料，

其中，所述掺杂剂前体颗粒包括一种或多种碱金属氧化物、碱金属氢氧化物、碱土金属氧化物、碱土金属氢氧化物、稀土氧化物、稀土氢氧化物、过渡金属氧化物和过渡金属氢氧化物。

2.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述干燥的煅烧气氛是干燥的空气或干燥的氧气气氛。

3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述干混之后，所述掺杂剂前体颗粒均匀分布在所述NMC的表面上。

4.如权利要求3所述的方法，其中，在所述干混之后，所述掺杂剂前体颗粒从所述NMC的所述表面突出0至10μm的距离。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述煅烧的温度低于950℃。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述已掺杂阴极材料包括掺杂剂，所述掺杂剂包括B、N、F、Na、Si、Cl、K、Ca、Ga、Ru、Ta、W、Co、Al、Zr、Mg、Sc、Fe、V、Nb、Cu、Zn、Rh、Y、Ti、Mo、Cr、Mn、Ce、Sm、Nd、Pr、La、Ge、Rb、Sr、In、Eu和Tb中的一种或多种。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂前体颗粒的粒径大于约1nm且小于约10μm。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂前体颗粒的粒径大于约5nm且小于约5μm。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述已掺杂阴极材料中所述掺杂剂与所述NMC的摩尔比大于约0.01mol％且小于约15mol％。

10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂前体颗粒包含选自氧化钕、醋酸钕、氮化钕、硫酸钕、氟化钕、硝酸钕、磷化钕、硫化钕、碘化钕、磷酸钕、碳酸钕、草酸钕、乙酰丙酮钕及其组合的一种或多种化合物。

11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述掺杂剂前体颗粒包括Nd₂O₃。

12.一种已掺杂阴极材料，包括：

核区，所述核区由NMC组成；和

表面区，所述表面区由NMC和金属掺杂剂组成，其中，所述金属掺杂剂是离子半径大于约的金属离子。

13.如权利要求12所述的已掺杂阴极材料，其中，所述金属掺杂剂与所述NMC的摩尔比大于约0.01摩尔％且小于约15摩尔％。

14.如权利要求12和13中任一项所述的已掺杂阴极材料，其中，所述表面区延伸至阈值深度，所述阈值深度为所述已掺杂阴极材料的半径。

15.一种已掺杂阴极材料，包括：

NMC；和

掺杂剂，所述掺杂剂包括B、N、F、Na、Si、Cl、K、Ca、Ga、Ru、Ta、W、Co、Al、Zr、Mg、Sc、Fe、V、Nb、Cu、Zn、Rh、Y、Ti、Mo、Cr、Mn、Ce、Sm、Nd、Pr、La、Ge、Rb、Sr、In、Eu和Tb中的一种或多种；

其中，所述掺杂剂在干表面掺杂工艺中被均匀地掺杂到所述NMC的表面区中，

所述干表面掺杂工艺包括将掺杂剂前体与所述NMC混合并煅烧，以及

在所述干表面掺杂工艺之后，所述掺杂剂前体不存在。

16.如权利要求15所述的已掺杂阴极材料，其中，所述掺杂剂与所述NMC的重量比小于约15重量％。