[发明专利]一种表面改性的包覆型富锂材料及其制备方法和锂离子电池

摘要

一种表面改性的包覆型富锂材料及其制备方法和锂离子电池。本发明的表面改性的包覆型富锂材料由外至内依次包括改性层、包覆层和富锂材料层，其中改性层包括S、P、Si、B、F中1种或2种以上的组合，包覆层包括金属氧化物。本发明通过包覆和修饰的协同作用，在稳定富锂材料表面结构的同时提高材料的电导率，改善富锂材料的电化学性能。

主权项

1.一种表面改性的包覆型富锂材料，由外至内依次包括改性层、包覆层和富锂材料层，其中改性层包括S、P、Si、B、F中1种或2种以上的组合，包覆层包括金属氧化物。

2.根据权利要求1所述材料，其特征在于，所述金属为Ni、Co、Al、Mg、Ti、Fe、Cu、Cr、Mo、Zr、Ru、Sn、Zn、V、Mn中1种或2种以上的组合；

优选地，所述材料的化学式为Li_1+xMn_yM_zA_uO_v，其中M为Ni、Co、Al、Mg、Ti、Fe、Cu、Cr、Mo、Zr、Ru、Sn、Zn、V、Mn中1种或2种以上的组合，A为S、P、Si、B、F中1种或2种以上的组合，且0＜x＜0.5，0＜y＜1，0＜z＜0.4，0＜u＜0.1，2＜v＜3。

3.一种权利要求1所述表面改性的包覆型富锂材料的制备方法，至少包括以下步骤：

(1)将相应金属M的可溶性盐溶液与富锂材料混合后除去水分后焙烧得到金属氧化物包覆的富锂材料；

(2)将步骤(1)得到的金属氧化物包覆的富锂材料与酸性或中性溶液混合后除去水分、干燥、焙烧得到表面改性的包覆型富锂材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中除去水分在40‑90℃下进行，优选在水浴中进行；

优选地，焙烧的温度为300‑800℃，时间为1‑12h。

5.一种权利要求1所述表面改性的包覆型富锂材料的制备方法，至少包括以下步骤：

(1)将相应金属M的氧化物粉末与富锂材料混合后球磨或机械融合后焙烧得到金属氧化物包覆的富锂材料；

(2)将步骤(1)得到的金属氧化物包覆的富锂材料与酸性或中性溶液混合后除去水分、干燥、焙烧得到表面改性的包覆型富锂材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中为机械融合，时间为3min以上，优选为5min‑30min；

优选地，焙烧的温度为300‑800℃，时间为1‑12h；

优选地，金属M的氧化物为Ti、Mg、Zr、Zn、Cr、Cu、V、Fe、Mn、Al、Sn、Co、Ni、Ru或Mo相应氧化物中1种或2种以上的组合；

优选地，金属M的氧化物粉末的粒度为5‑300nm。

7.根据权利要求3‑6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中富锂材料的制备方法为：将金属氧化物和锂盐按计量关系称量后，球磨、喷雾干燥，将得到的前躯体烧结，得到富锂材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，球磨在高速球磨机中进行；

优选地，球磨时转速为800‑1200r/min，优选为1000r/min，球磨时间为1‑10h；

优选地，烧结的条件为400‑650℃4‑12h，然后700‑1000℃10‑30h。

9.根据权利要求3‑8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中酸性或中性溶液为含有SO₄^2‑、PO₄^3‑、SiO₄^2‑、F^‑、BO₃^‑中1种或2种以上的组合的可溶性溶液；

优选地，除去水分在40‑90℃下进行，优选在水浴中进行；

优选地，干燥在200℃以下进行；

优选地，焙烧的温度为300‑800℃，时间为1‑10h。

10.一种包含权利要求1所述表面改性的包覆型富锂材料的正极电极。

11.一种包含权利要求10所述正极电极的锂离子电池。