[发明专利]一种高机械强度含包覆层的正极材料、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种含包覆层的正极材料，其特征在于，所述含包覆层的正极材料包括正极活性材料和包覆材料，所述包覆材料为具有NASICON结构的固态电解质，其化学组成为Li_1+(4-n)xM’_2-xM_x(PO₄)₃ ，其中0≤x≤2，n为M的平均价态，1≤n≤3，M’选自Ti、Zr、Ge、Sn和Hf中的一种或几种；M选自含Cr、Al、Mg、Ga、Sc、Y、In和La中的一种或几种，包覆材料的杨氏模量、硬度和断裂韧性高于正极活性材料，包覆材料分布在正极活性材料的本体外，且同时覆盖两个或多个正极活性材料的晶粒。

2.按权利要求1所述含包覆层的正极材料，其特征在于，所述包覆材料占正极活性材料的质量百分数为0.5wt% ~ 5 wt%，包覆层的厚度为5~50nm。

3.按权利要求1所述含包覆层的正极材料，其特征在于，所述正极活性材料由一次颗粒堆积而成的二次颗粒构成。

4.按权利要求1所述含包覆层的正极材料，其特征在于，所述正极活性材料为氧化物，优选为钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍锰尖晶石中的至少一种。

5.一种权利要求1所述含包覆层的正极材料的制备方法，其特征在于，主要步骤如下：

（1）按包覆材料所含元素的摩尔比，向含有反应底液的密闭容器中加入M源和/或M’源、P源，加热搅拌均匀，加入表面富含碳酸锂的正极活性材料，加热搅拌，得到混合浆料，所述表面富含碳酸锂的正极活性材料与反应底液的质量比为1:（10~20）；

（2）在密闭容器中对所述混合浆料进行减速加热搅拌；

（3）将搅拌均匀的混合浆料烘干处理后，得到固态粉末；

（4）将所述固态粉末与Li源混合均匀后进行煅烧，得到所述含包覆层的正极材料，所述Li源的量为包覆材料所含锂元素摩尔比的1.01-1.1倍。

6.按权利要求5所述的含包覆层的正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）还包括向含有反应底液的密闭容器中加入络合剂，所述络合剂与M源、M’源的摩尔比为络合剂：（M源+ M’源）=（0~1）:1，。

7.按权利要求5所述的含包覆层的正极材料的制备方法，其特征在于，所述包覆材料中Li源选自LiNO₃、Li₂CO₃、LiOH、CH₃COOLi、C₂H₅OLi中一种或几种；M’源选自含Ti、Zr、Ge、Sn和Hf元素的化合物中的一种或几种；M源选自含Cr、Al、Mg、Ga、Sc、Y、In和La元素的化合物中的一种或几种；P源选自磷酸、多聚磷酸、焦磷酸、三磷酸、多聚偏磷酸、磷酸三丁酯、磷酸氢氨、磷酸二氢铵或磷酸二氢锂中一种或几种。

8.按权利要求5所述的含包覆层的正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述反应底液为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的一种或几种；络合剂为氨水、柠檬酸、乙二胺四乙酸、三聚磷酸盐、焦磷酸盐、六偏磷酸盐中的一种或几种。

9.按权利要求5所述的含包覆层的正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，加热搅拌温度为30~120℃，时间为1~5h，搅拌速率为400~1500 r/min。