[发明专利]纳米复合材料及其制备方法和正极材料与电池

权利要求书

1.一种纳米复合材料，所述纳米复合材料包含锂元素和过渡金属元素，其中，所述锂元素来自锂盐和/或锂的氧化物；所述过渡金属元素来自过渡金属和/或过渡金属的氧化物；所述锂元素和过渡金属元素的摩尔比为0.25～8∶1，优选为1～4∶1。

2.根据权利要求1所述的纳米复合材料，其中，所述锂盐、锂的氧化物、过渡金属和过渡金属氧化物的平均粒径各自独立地为1～100nm，优选为1～50nm。

3.根据权利要求1或2所述的纳米复合材料，其中，所述锂盐为碳酸锂、草酸锂和醋酸锂中的一种或多种，优选为碳酸锂；所述锂的氧化物为过氧化锂或氧化锂；所述过渡金属为Ti，Cu，Mn，Fe，Co，Ni，Zn，Ag，Zr，Nb，Mo和W中的一种或多种；所述过渡金属氧化物为M_aO_z，其中M为Ti，Cu，Mn，Fe，Co，Ni，Zn，Ag，Zr，Nb，Mo或W，a＝0.5～3，z＝0.5～5。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的纳米复合材料，其中，所述纳米复合材料的表面包覆有碳层和/或惰性化合物层。

5.根据权利要求4所述的纳米复合材料，其中，所述碳层为石墨化碳或非石墨化碳；所述碳层的厚度为0.4～100nm，优选为1～10nm；所述惰性化合物为Al₂O₃，TiO₂，ZrO₂，ZnO，HfO₂，SiO₂，MgO，AlPO₄，AlF₃和ZrO₂中的一种或多种；所述惰性化合物层的厚度为0.4～100nm，优选为1～10nm。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的纳米复合材料，其中，所述纳米复合材料为近球形粉末状材料、线状材料、棒状材料、薄膜材料或孔径为1～100nm的含孔材料，优选为近球形粉末状材料。

7.权利要求1至6任一项所述的纳米复合材料的制备方法，所述制备方法包括化学法或物理法；

所述化学法包括：配制含有锂盐和过渡金属盐的混合溶液，在搅拌时向混合溶液中加入碳酸氢铵溶液，所述过渡金属盐、锂盐和碳酸氢铵的摩尔比为1∶1～2∶2～4；充分搅拌后在50～100℃下静置1～96小时，干燥后将所得产物研磨、焙烧，即得到纳米复合材料；

所述物理法包括：将锂盐和/或锂的氧化物与过渡金属和/或过渡金属氧化物混合，充分研磨得到纳米复合材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，在所述化学法中，所述锂盐为乙酸锂、草酸锂、氯化锂或硝酸锂；所述过渡金属盐为过渡金属的乙酸盐、草酸盐、氯化盐或硝酸盐；所述充分搅拌的时间为1～24h；所述焙烧条件为在空气气氛下于400～600℃焙烧1～10h。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，所述制备方法还包括在所述纳米复合材料的表面包覆碳层和/或惰性化合物层的步骤。

10.一种二次锂电池用正极材料，其中，所述正极材料包含权利要求1至6中任一项所述纳米复合材料或者按照权利要求7至9中任一项所述方法制得的纳米复合材料。

11.根据权利要求10所述的正极材料，其中，所述纳米复合材料占正极材料总重量的1～30wt％，优选为5～16wt％；所述正极材料的正极活性物质选自LiCoO₂，LiMn₂O₄，LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂，LiFePO₄，xLi₂MnO₃(1-x)LiMO₂或LiNi_0.5Mn_1.5O₄。

12.一种二次锂电池，其中，所述二次锂电池的正极包含权利要求1至6中任一项所述的纳米复合材料、按照权利要求7至9中任一项所述的制备方法而制得的纳米复合材料或权利要求10或11所述的正极材料。