[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，包括正极活性材料和包覆在所述正极活性材料表面的快离子导体层以及导电聚合物层，所述导电聚合物层包覆在所述快离子导体层表面，所述快离子导体层的组成成分为石榴石结构的快离子导体Li_5+x+yN_3-xM_2-yO₁₂，其中，N为La，Al，Sr，Sc，Cr，Ba，Fe，Mo和Y中的一种或几种；M为Ta，Nb和V中的一种或几种；0≤x≤2，0≤y≤1。

2.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述导电聚合物层的材料为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚氧化乙烯中的一种或几种，或由两种或两种以上上述聚合物的单体形成的共聚物。

3.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述快离子导体层的厚度为5～2500nm。

4.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述正极活性材料、快离子导体层和导电聚合物层的质量比为(80~99.8):(0.2～10):(0~10)。

5.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述正极活性材料为LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_0.5Mn_1.5O₄和LiM_xNi_yCozO₂中的一种或几种，其中，M选自Al，Mn，Cu，Mg和Fe中的一种或几种，x+y+z=1。

6.一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将包覆原料锂源、N源、M源和待包覆的正极活性材料在去离子水中搅拌分散均匀，制成前驱体浆料；

所述包覆原料锂源为：氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、氯化锂和醋酸锂中的一种或几种；

所述N源、M源为分别含N、M的氧化物、硝酸盐、氯化物和氢氧化物中的一种或几种；

所述N为La，Al，Sr，Sc，Cr，Ba，Fe，Mo和Y中的一种或几种；所述M为Ta、Nb和V的一种或几中；

(2)将得到的所述前驱体浆料进行焙烧，得到所述包覆有快离子导体层的锂离子电池正极材料；

所述快离子导体层的组成成分为石榴石结构的快离子导体Li_5+x+yN_3-xM_2-yO₁₂，其中，N为La，Al，Sr，Sc，Cr，Ba，Fe，Mo和Y中的一种或几种；M为Ta，Nb和V中的一种或几种；0≤x≤2，0≤y≤1；

(3)将上述包覆有快离子导体层的锂离子电池正极材料加入到质子酸中搅拌，加入导电聚合物单体，加入氧化剂，在惰性气体保护下，-5～25℃的温度下，持续搅拌反应2～12小时后，停止搅拌，过滤，洗涤，干燥，得到锂离子电池正极材料，所述锂离子电池正极材料包括所述正极活性材料和包覆在所述正极活性材料表面的所述快离子导体层以及导电聚合物层，所述导电聚合物层包覆在所述快离子导体层表面。

7.如权利要求6所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述焙烧时以4～10℃/min的升温速度升温到600～900℃，保温3～12小时后随炉冷却。

8.如权利要求6所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述质子酸为盐酸、硫酸、高氯酸、磷酸、硝酸、对甲基苯磺酸或十二烷基苯磺酸，所述质子酸的浓度为0.1～2mol/L。

9.如权利要求6所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述导电聚合物单体为苯胺、吡咯、噻吩和氧化乙烯中的一种或几种；所述导电聚合物单体与所述质子酸的摩尔比为1∶1～1∶10。

10.如权利要求6所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸铵、高氯酸钾或三氯化铁；所述氧化剂与所述导电聚合物单体的摩尔比为0.25:1～2:1。