[發明專利]一種氟化物/氧化物共包覆正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010975710.1
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112151798B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 周子龍;郭炳焜
• 申請（專利權）人: 天目湖先進儲能技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/36;H01M4/04;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 天津企興智財知識產權代理有限公司 12226
• 代理人: 李彥彥

1.一種氟化物/氧化物共包覆正極材料，其特征在于：包括正極材料主體、復合包覆層、擴散摻雜層，復合包覆層為氟氧化物均勻包覆在正極材料主體表面形成的連續包覆膜，擴散摻雜層由復合包覆層中的部分金屬元素離子擴散至正極材料主體表層形成；

復合包覆層的結構通式為M_xO_yF_z，其中，M為金屬元素Al、Mg、Ti、Mn、Zr、W、Nb、Mo、Ta中的一種或幾種的組合，x=(2y+z)/n，n為M的化合價，z=(0.05~3.95)x，y=(0.05~1.95)x；

正極材料主體為鈷酸鋰；

對包覆后的材料進行淬火-回火熱處理，淬火-回火熱處理在空氣、氧氣或氮氣氣氛中進行，淬火熱處理溫度在600-1000℃范圍內，保溫5-15h后以20-50℃/min的速度降溫至回火熱處理溫度，回火熱處理溫度在200-500℃范圍內，保溫2-7h后以1-10℃/min的速度降溫至室溫。

2.根據權利要求1所述的氟化物/氧化物共包覆正極材料，其特征在于：氟氧化物由氟化物和氧化物形成，其中，氧化物為Al₂O₃、MgO、TiO₂、MnO₂、ZrO₂、WO₃ 中的一種或幾種的組合，氟化物為AlF₃、MgF₂、TiF₄、WF₆、NbF₅、MoF₄、MoF₆、TaF₅、ZrF₄中的一種或幾種的組合，氟氧化物所含金屬元素占正極材料的質量百分比為0.1%~5%。

3.根據權利要求1所述的氟化物/氧化物共包覆正極材料，其特征在于：復合包覆層的厚度為1-500nm，擴散摻雜層的厚度為1-100nm。

4.根據權利要求1所述的氟化物/氧化物共包覆正極材料，其特征在于：正極材料主體呈顆粒狀，粒徑為0.1-30微米，正極材料主體表層的部分鋰離子滲透至復合包覆層。

5.一種權利要求1-4任意一項所述的氟化物/氧化物共包覆正極材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

（1）準備正極材料主體、氟化物、氧化物；

（2）將正極材料主體、氟化物、氧化物混合，通過固相法對正極材料主體進行氧化物及氟化物的包覆，其中，固相法包括高速混合、高速球磨、機械融合中的一種或者幾種的組合；

（3）對包覆后的材料進行淬火-回火熱處理，淬火-回火熱處理在空氣、氧氣或氮氣氣氛中進行，淬火熱處理溫度在600-1000℃范圍內，保溫5-15h后以20-50℃/min的速度降溫至回火熱處理溫度，回火熱處理溫度在200-500℃范圍內，保溫2-7h后以1-10℃/min的速度降溫至室溫。

6.根據權利要求5所述的氟化物/氧化物共包覆正極材料的制備方法，其特征在于：步驟（3）中，淬火-回火熱處理在空氣、氧氣或氮氣氣氛中進行，淬火熱處理溫度在700-900℃范圍內，保溫5-15h后以20-30℃/min的速度降溫至回火熱處理溫度，回火熱處理溫度在200-500℃范圍內，保溫2-7h后以2-5℃/min的速度降溫至室溫。

7.一種采用權利要求1-4任意一項所述的正極材料以及權利要求5-6任意一項所述的制備方法制備得到的正極材料制成的鋰離子電池，其特征在于：包括液態鋰離子電池、混合固液鋰離子電池、混合固液金屬鋰電池、全固態鋰離子電池以及全固態金屬鋰電池。