[發明專利]具有膜核結構的鋰電池正極材料前驅體、制備、加工及摻雜型鋰電池正極材料

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• 申請號: 201811570984.1
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109786689A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 王韞宇;劉彥峰;趙茂生
• 申請（專利權）人: 廈門韞茂科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

1.一種具有膜核結構的鋰電池正極材料前驅體，其特征在于，包括前驅體本體和均勻包覆在前驅體本體表面的薄膜，所述薄膜為鋰電池正極材料的摻雜金屬、或金屬氧化物、或金屬氮化物、或金屬氯化物、或金屬鹵化物、或金屬氟化物、或金屬硫化物、或三五族元素化合物、或二六族元素化合物中的一種或幾種材料，通過原子層沉積法生長而成；所述薄膜厚度為0.2鈉米到1000納米。

2.根據權利要求1所述的具有膜核結構的鋰電池正極材料前驅體，其特征在于，所述前驅體本體材料為鎳鈷錳氫氧化物(Ni_xCo_yMn_z)OH₂，四氧化三鈷Co₃O₄，二氧化錳MnO₂,四氧化三錳Mn₃O₄，或FePO₄。

3.權利要求1所述的具有膜核結構的鋰電池正極材料前驅體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.將鋰電池正極前驅體本體粉末材料置于原子層沉積反應腔中，加熱反應室溫度到250～1000開爾文，使鋰電池正極前驅體本體粉末材料粉末在該溫度下保持1～1000分鐘；

b.通入清掃氣，清掃0～6000分鐘；

c.通入含有摻雜元素的氣態前驅體A或者前驅體A與攜帶氣的混合物，時間為0.01～10000秒，接著保持一段時間1秒～500分鐘；

d.通入清掃氣，清掃0.1～1000分鐘，移去多余的反應副產物；

e.通入前驅體B或者前驅體B與攜帶氣的混合物，時間為0.01～10000秒，接著保持一段時間1秒～500分鐘；

f.通入清掃氣，清掃0.1～1000分鐘，移去多余的反應副產物；

g.循環執行步驟c-f，直到得到所需的包覆厚度0.2鈉米到1000納米。

4.根據權利要求3所述的具有膜核結構的鋰電池正極材料前驅體的制備方法，其特征在于，所述包覆層生長速度是1到100埃米每循環，一個循環定義為所述步驟c至步驟f。

5.根據權利要求3所述的具有膜核結構的鋰電池正極材料前驅體的制備方法，其特征在于，在步驟a之前，所述鋰電池正極前驅體本體粉末材料經過O₂，N₂O,NO₂，NH₃，H₂S，F₂，HF，N₂，H₂，惰性氣體或者上述氣體的等離子體處理，處理溫度為250～1200開爾文，時間為0～300分鐘。

6.根據權利要求3所述的具有膜核結構的鋰電池正極材料前驅體的制備方法，其特征在于，所述步驟a-f的過程中，采用機械振動或轉動，氣體流化，超聲波方式對原子層沉積反應腔中的所述鋰電池正極前驅體本體粉末材料實施顆粒流化，以實現均勻鍍膜。

7.根據權利要求3至6之一所述的具有膜核結構的鋰電池正極材料前驅體的制備方法，其特征在于，所述前驅體A選用為三甲基鋁、三氯化鋁、鈦酸四異丙酯、四氯化鈦、鉿酸四異丙酯，二茂鎂，以及鈉、鈣、鋅、鎂、鋁、鐵、銅、釔、鉻、錳、鎢、硅、鈦、鋯、鉿、鑭、鉭、鉬、鋰、硼、磷、氟的金屬有機化合物、鹵化物、醇鹽、金屬β-二酮絡合物、氟化物中的一種或幾種的混合物。

8.根據權利要求7所述的具有膜核結構的鋰電池正極材料前驅體的制備方法，其特征在于，所述前驅體B為水，氧氣，臭氧，雙氧水，等離子氧原子，氨氣，等離子體氮原子，等離子體氫原子，硫化氫，氟氣，氫氟酸之一或幾種物質的混合物。

9.根據權利要求8所述的具有膜核結構的鋰電池正極材料前驅體的制備方法，其特征在于，所述清掃氣為氮氣或氬氣；攜帶氣為氮氣或氬氣。