[發明專利]一種離子-電子混合導電石榴石結構包覆正極材料的方法

有效

• 申請號: 201811399996.2
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109524654B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 黃冰心;程續;王喆;強文江
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種在正極顆粒表面包覆石榴石結構材料的方法，其特征在于在不含鋰的基體前驅體顆粒上包覆不含鋰的石榴石結構材料形成包覆層，得到核殼結構的前驅體粉體，再將核殼結構的前驅體粉體與鋰源燒結得到核殼結構的復合正極材料；

所述核殼結構的前驅體粉體由核和殼兩部分組成，核為基體，該基體為尖晶石結構正極材料LiM₂O₄的前驅體和/或具有層狀結構正極材料LiMO₂的前驅體，LiM₂O₄中M選自Ni和Mn中的一種或兩種；LiMO₂中M選自Ni、Co、Mn、Al中的一種或多種；所述基體的粒徑為1~20 μm；殼為包覆層，包覆層為具有離子-電子混合導電的石榴石結構Li_7+δLa₃Zr_2-xM_xO₁₂的前驅體，其中δ根據摻雜的價態和摻雜量變化，0x2，M選自Ni、Co、Fe、Cu、Zn中的一種或多種；

所述前驅體粉體是利用共沉淀法將包覆層沉積于基體前驅體粉體表面上，所述基體與所述包覆層物質的量比為(80~120):1；

所述前驅體粉體是先制備基體前驅體顆粒的懸濁液，基體前驅體顆粒的懸濁液是以共沉淀法得到的懸濁液，或將制備好的基體前驅體分散于水中；再制備不含鋰源的包覆層混合溶液，包覆層混合溶液中離子的總濃度為0.01~2.00 mol/L，然后將沉淀劑、絡合劑和包覆層混合溶液滴加到基體前驅體顆粒懸濁液中，使包覆層混合溶液中的鹽離子生成沉淀，并沉積于基體前驅體顆粒表面；控制反應的pH值為8~14；沉淀劑選自NaOH、Na₂CO₃中的一種或多種，絡合劑選自氨水、檸檬酸和甘氨酸中的一種或多種。

2.根據權利要求1所述的在正極顆粒表面包覆石榴石結構材料的方法，其特征在于，所述核殼結構的復合正極材料按照包覆層成分的化學計量比，將所含元素的硝酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽、氯化物中的一種或幾種溶于水或醇類溶劑，得到包覆層混合溶液，沉淀后得到包覆層。

3.根據權利要求1所述的在正極顆粒表面包覆石榴石結構材料的方法，其特征在于，所述燒結是將與鋰源混合后的前驅體粉體在300~600℃保溫2~10小時去除結合水；升溫至700~1000℃燒結6~30小時；燒結之后得到了具有核殼結構的復合正極材料。

4.根據權利要求1所述的在正極顆粒表面包覆石榴石結構材料的方法，其特征在于，按照前驅體的成分和包覆層的成分，計算鋰源質量；將鋰源與制備的前驅體粉體混合均勻；鋰源為LiOH和Li₂CO₃中的一種或兩種。