[发明专利]锂离子电池的正极材料及其制备方法、锂离子电池

权利要求书

1.一种锂离子电池的正极材料，其特征在于，该正极材料包括磷酸铁锂骨架、碳包覆层、硫包覆层和金属硫化物壳层，所述碳包覆层包覆在磷酸铁锂骨架的内部孔道壁和外表面上，所述硫包覆层填充在所述磷酸铁锂骨架的内部孔道并包覆在所述碳包覆层上，所述金属硫化物壳层包覆在所述硫包覆层上。

2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述磷酸铁锂骨架的直径为50～500nm；所述碳包覆层在所述磷酸铁锂骨架的外表面处的厚度为0.1～50nm；所述硫包覆层在所述磷酸铁锂骨架的外表面处的厚度为0.5～100nm；所述金属硫化物壳层的厚度为0.01～3nm。

3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，相对于100重量份的磷酸铁锂，碳的含量为0.5～10重量份，硫的含量为2～70重量份，所述金属硫化物壳层中的金属的含量为0.1～5重量份。

4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述磷酸铁锂为橄榄石相磷酸铁锂；所述金属硫化物壳层中的金属包括铁、钴、镍、铜、锌、锰、钛和银中的至少一种。

5.一种制备锂离子电池的正极材料的方法，其特征在于，该方法包括：

S1、将具有碳包覆层的磷酸铁锂骨架与液态硫接触，以使得液态硫进入磷酸铁锂骨架的内部孔道并包覆在所述碳包覆层的表面，得到具有碳和硫复合包覆层的磷酸铁锂；

S2、将所述具有碳和硫复合包覆层的磷酸铁锂在有机溶剂中与金属前驱体在回流条件下接触，使所述具有碳和硫复合包覆层的磷酸铁锂外表面形成金属硫化物薄层外壳。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，相对于100重量份的所述具有碳包覆层的磷酸铁锂骨架，液态硫的用量为1.5～75重量份，所述金属前驱体的用量为0.15～5.4重量份。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述具有碳包覆层的磷酸铁锂骨架与液态硫接触的接触条件包括：温度为150～200摄氏度，时间为12～24小时。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述回流条件包括：温度为80～150摄氏度，时间为1～12小时。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述有机溶剂为醇或醚。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述金属前驱体中的金属包括铁、钴、镍、铜、锌、锰、钛和银中的至少一种；且所述金属前驱体为氯化物、氟化物、硫酸盐、硝酸盐、乙酰丙酮配合物和羰基配合物中的至少一种。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述金属前驱体包括硝酸铁、氯化钴、硝酸镍、硫酸铜、氟化锌、二氯化钛、氯化银、乙酰丙酮锰和羰基铁中的至少一种。

12.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将步骤S1中所述具有碳包覆层的磷酸铁锂骨架研磨后再进行所述与液态硫接触。

13.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将步骤S2中所述具有碳和硫复合包覆层的磷酸铁锂研磨后再进行所述在有机溶剂中与金属前驱体在回流条件下接触。

14.根据权利要求5-13中任意一项所述方法制备得到的锂离子电池的正极材料。

15.一种锂离子电池，其特征在于，该锂离子电池包括负极材料和权利要求1-4或权利要求14中任意一项所述的正极材料。