[发明专利]一种高电压钴酸锂正极材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种高电压钴酸锂正极材料，其特征在于，所述高电压钴酸锂正极材料包括锂位取代掺杂的钴酸锂，所述锂位取代掺杂的钴酸锂的通式为Li_1-xMa_xCoO₂；

其中，0＜x≤0.05，所述Ma为掺杂元素，所述Ma选自离子半径范围在68pm-90pm，且离子价态≥1的元素中的一种或多种；

所述锂位取代掺杂的钴酸锂的晶格包括由钴离子层和氧离子层构成的主体板层以及分布在所述主体板层两侧的锂离子层，所述锂离子层还包括所述掺杂元素Ma，所述掺杂元素Ma用于取代所述锂离子层中的一锂离子；所述掺杂元素Ma包括Al、Ti、Sn、V、Cu、Zr、Cr、Mn、Ni、Co、Fe、Ga、Mo、Sb、W、Y和Nb中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料，其特征在于，所述掺杂元素Ma与所述主体板层之间以化学键结合，所述主体板层包括依次排列的氧离子层、钴离子层以及氧离子层，所述钴离子层位于二所述氧离子层之间。

3.如权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料，其特征在于，0.01≤x≤0.05。

4.如权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料，其特征在于，所述高电压钴酸锂正极材料的工作电压范围为2.5V-4.8V。

5.如权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料，其特征在于，所述高电压钴酸锂正极材料在2.5V-4.8V的锂离子电池体系中，晶格c轴的最大膨胀尺寸小于等于

6.如权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料，其特征在于，所述高电压钴酸锂正极材料还包括包覆在所述锂位取代掺杂的钴酸锂表面的包覆层，所述包覆层的材质包括含元素Mb的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、草酸盐、醋酸盐、磷酸盐、硅酸盐、锰酸盐中的一种或多种，所述元素Mb为Li、Al、Mg、Co、Ti、Zr、Hf、La、Nb、In、W、Ta、Ba、Te、Y、Sb、V、Si、As、Sb中的至少一种。

7.如权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料，其特征在于，所述高电压钴酸锂正极材料还包括包覆在所述锂位取代掺杂的钴酸锂表面的包覆层，所述包覆层的材质包括无机固态电解质，所述无机固态电解质包括氧化物型固态电解质和硫化物型固态电解质。

8.如权利要求6或7所述的高电压钴酸锂正极材料，其特征在于，所述包覆层的质量占所述高电压钴酸锂正极材料总质量的0.1％-50％。

9.如权利要求6或7所述的高电压钴酸锂正极材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为0.1nm-100nm。

10.一种高电压钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

取锂源，钴源和含掺杂元素Ma的化合物配制成混合料；所述掺杂元素Ma选自离子半径范围在68pm-90pm，且离子价态≥1的元素中的一种或多种；

将所述混合料于800℃-1100℃下烧结6-24小时，得到粗产物，将所述粗产物进行破碎处理，得到锂位取代掺杂的钴酸锂，即得到高电压钴酸锂正极材料，所述锂位取代掺杂的钴酸锂的通式为：Li_1-xMa_xCoO₂，其中，0＜x≤0.05，所述锂位取代掺杂的钴酸锂的晶格包括由钴离子层和氧离子层构成的主体板层以及分布在所述主体板层两侧的锂离子层，所述锂离子层还包括所述掺杂元素Ma，所述掺杂元素Ma用于取代所述锂离子层中的一锂离子；所述掺杂元素Ma包括Al、Ti、Sn、V、Cu、Zr、Cr、Mn、Ni、Co、Fe、Ga、Mo、Sb、W、Y和Nb中的一种或多种。