[发明专利]具有纳米铆钉结构的正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有纳米铆钉结构的正极材料，其特征在于：它是由含锂多元过渡金属氧化物一次颗粒组成的二次球形颗粒；所述含锂多元过渡金属氧化物一次颗粒之间通过填隙在它们间隙中的纳米含锂氧化物结合；

所述含锂多元过渡金属氧化物一次颗粒的化学组成为Li_1+uNi_xCo_yMn_zA_1-x-y-zO_2-μ，其中，-0.2≤u≤0.2， 0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，x+y+z≠0，-0.2≤μ≤0.3；所述A选自Cr、Mg、Ga、Ti、Fe、Cu、Sr、Ca、K、Na、Zn、Al、V、Sc中的一种或多种；

所述纳米含锂氧化物的化学组成为Li_nM_mO_q，其中，n+m×（M的价态）=2q；所述M选自Y、Zr、Nb、Mo、Ta、La、Mo、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Bi、Te、Ba、Hf、Pb、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的具有纳米铆钉结构的正极材料，其特征在于：所述含锂多元过渡金属氧化物一次颗粒的粒径为50-1000nm，所述二次球形颗粒的粒径为0.5-50μm。

3.根据权利要求1所述的具有纳米铆钉结构的正极材料，其特征在于：所述纳米含锂氧化物在所述含锂多元过渡金属氧化物一次颗粒之间为部分填隙或完全填隙。

4. 一种具有纳米铆钉结构的正极材料的制备方法，其特征在于： 首先将多元过渡金属前驱体与金属M源结合处理制备第二前驱体，然后将所述第二前驱体与锂源混合均匀后烧结，经过粉碎过筛后制得；

所述结合处理为将金属M源与多元过渡金属前驱体搅拌混合或将金属M源沉降或吸附于多元过渡金属前驱体表面；

所述多元过渡金属前驱体由多种过渡金属化合物组成；所述过渡金属化合物为过渡金属的氧化物、氢氧化物、羟基氧化物、碳酸盐中的一种或几种；

所述金属M源为金属M的氧化物、碳酸盐或金属M的氢氧化物。

5.根据权利要求4所述的具有纳米铆钉结构的正极材料的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

1）在惰性气体气氛下，将Ni、Co、Mn盐的溶液加入到氨水溶液中，同时加入碱液调节溶液pH值获得沉淀物，将沉淀物过滤、水洗、烘干后得到多元过渡金属前驱体；其中，Ni、Co、Mn盐为Ni、Co、Mn的可溶性盐中的一种或几种，碱液为NaOH、LiOH、KOH、氨水中的一种或几种；

2）将多元过渡金属前驱体与金属M的氧化物、碳酸盐混合均匀或将金属M的盐溶液加入到装有多元过渡金属前驱体的反应釜中，采用碱液调节pH值，使金属M的氢氧化物沉降或吸附在多元过渡金属前驱体的表面，得到第二前驱体；

3）将所述第二前驱体与锂源混合均匀，然后在空气或氧气气氛中烧结，得到具有纳米铆钉结构的正极材料。

6. 根据权利要求4或5所述的具有纳米铆钉结构的正极材料的制备方法，其特征在于：所述金属M为Y、Zr、Nb、Mo、Ta、La、Mo、Ag、Cd、In、Sn、Sb、 Bi、Te、Ba、Hf、Pb、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb中的一种或多种。

7.根据权利要求4或5所述的具有纳米铆钉结构的正极材料的制备方法，其特征在于：所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂、硝酸锂、醋酸锂中的一种或几种。

8.根据权利要求5所述的具有纳米铆钉结构的正极材料的制备方法，其特征在于：锂源与所述第二前驱体的摩尔比0.98-1.20。

9.根据权利要求5所述的具有纳米铆钉结构的正极材料的制备方法，其特征在于：步骤3）中，烧结温度分为两段，第一段烧结温度为450-700℃，恒温时间为2-24小时，第二段烧结温度为700-1000℃，烧结时间为10-36小时。

10.一种具有纳米铆钉结构的正极材料的用途，其特征在于：可用于以碳酸酯溶剂为电解液的锂离子电池中的正极材料，还可用作以氧化物、硫化物等固态电解质的锂离子电池中的正极材料。