[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和全固态锂电池

权利要求书

1.一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：

S1选择钴盐和含Nb的添加剂1，采用化学共沉淀法，制备出前驱体1；所述的含Nb的添加剂1为草酸铌铵；所述的钴盐与含Nb的添加剂1的配比为摩尔比1：0.001至1：0.1；

S2将前驱体1煅烧，破碎，制备出前驱体2；所述的前驱体2的化学式是Co_3-xNb_0.6xO₄，所述的x为0.0496～0.4615；

S3将前驱体2与锂盐混合后煅烧，破碎，制备出前驱体3；

S4将锂盐、镧盐、铌盐、添加剂2和水配置成溶液A，将柠檬酸溶液加入溶液A中形成湿凝胶，将湿凝胶烘干，破碎，制备出前驱体4；所述的添加剂2为氧化铝、氢氧化铝、羟基氧化铝、氧化钽、二氯氧化锆、氧化钇和氧化锆中的至少一种；所述的锂盐和镧盐的配比为摩尔比3：1至1：1；所述的锂盐和铌盐的配比为摩尔比2：1至4：1；

S5将前驱体3和前驱体4进行球磨混合包覆，再经煅烧，破碎，制备出所述的正极材料；所述的前驱体3和前驱体4的配比为质量比1：0.001至1：0.1；

其中，所述的含Nb的添加剂1中Nb的含量为前驱体2的100ppm～10000ppm；

所述的锂离子电池正极材料为核壳结构，包括核层和包覆在核层表面的壳层，核层是含Nb改性的钴酸锂，壳层是含Nb的固态电解质；所述核层为层状结构，所述壳层为立方相结构，两者均保持各自的晶体结构，没有发生明显反应。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的钴盐为硫酸钴、硝酸钴、氯化钴和溴化钴中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的化学共沉淀法中使用的沉淀剂为碳酸氢铵、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的钴盐与沉淀剂的配比为摩尔比1：1至1：2。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的S2中所述前驱体1的煅烧温度为700℃～1100℃，煅烧时间为4h～18h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的S3和S4中的锂盐为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、硝酸锂和氯化锂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的S3中前驱体2与锂盐的配比按照锂与钴元素的摩尔比为1：1至1：1.2。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的S3中煅烧过程为先在800℃～900℃条件下预先煅烧3h～9h，然后再以1℃/min～10℃/min的升温速度升温至900℃～1100℃后保温4h～12h。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的S4中的镧盐为氧化镧和氢氧化镧中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的S4中的铌盐为五氧化二铌和铌酸锂中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的溶液A的浓度为0.5mol/L～10mol/L。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的柠檬酸溶液的浓度为0.5mol/L～2mol/L。

13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的溶液A与柠檬酸溶液的配比为体积比2：1至1：1。

14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的S4中烘干的温度为150℃～200℃，烘干时间为4h～12h。