[发明专利]一种复合富锂正极材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种复合富锂正极材料，其特征在于，所述正极材料包括一次颗粒堆积形成的二次颗粒，所述一次颗粒包括层状富锂锰基材料，以及包覆在所述层状富锂锰基材料表面的包覆层，所述包覆层包括具有三维锂离子扩散通道的正极活性物质；

所述正极活性物质的化学式为Li_aV_bMn_c(N)_a，其中2a≤5，0≤b≤2，0≤c≤1，N包括SO₄^2-、VO₄^3-、TiO₄^4-、SiO₃^2-、BO₃^3-、MoO₄^2-、AlO₂^-或BiO₃^-中的任意一种或至少两种的组合。

2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述N包括SO₄^2-、VO₄^3-、TiO₄^4-、BO₃^3-或BiO₃^-中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述层状富锂锰基材料的化学式为xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，其中M包括Co、Ni、Fe、K、V、Cr、Ge、Nb、Mo、Zr、Al、Sr、Mg或Ti中的任意两种或者至少三种的组合，0x≤1；

优选地，所述M包括Co、Ni、V、Cr、Ge或Mo中的任意两种或者至少三种的组合；

优选地，所述正极活性物质与层状富锂锰基材料质量比为(0.01～0.5):1，优选为(0.01～0.1):1；

优选地，所述正极材料的粒径为200-500nm。

3.一种根据权利要求1或2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将含锂层状富锂锰基材料前驱体进行分散，得到分散液；

(2)将含有锂源、锰源、钒源和N源的溶液与螯合剂进行一次混合，得到混合溶液；

(3)将步骤(2)得到的混合溶液与步骤(1)得到的分散液进行二次混合，得到溶胶，干燥，煅烧，得到所述的复合富锂正极材料。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述前驱体还包括Mn和M元素，所述M包括Co、Ni、Fe、K、V、Cr、Ge、Nb、Mo、Zr、Al、Sr、Mg或Ti中的任意两种或者至少三种的组合；

优选地，步骤(1)所述前驱体的粒径为200-500nm；

优选地，步骤(1)所述前驱体的制备方法包括以下步骤：

向含有锂源、锰源和M源的溶液中加入螯合剂，得到混合溶液，调节pH，得到溶胶，将所述溶胶干燥、煅烧，得到所述的含锂层状富锂锰基材料前驱体；

优选地，所述锂源包括碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、醋酸锂或草酸锂中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述锰源包括氯化锰、硝酸锰、草酸亚锰、醋酸亚锰、硫酸锰或高锰酸钾中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述M源包括硫酸盐、氯化盐、醋酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述M源中M元素包括Mn与Co、Ni、Fe、K、V、Cr、Ge、Nb、Mo、Zr、Al、Sr、Mg或Ti中的任意两种或者至少三种的组合，优选为Co、Ni、V、Cr、Ge或Mo中的任意两种或者至少三种的组合；

优选地，所述溶液的溶剂包括水、乙醇或双氧水中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述水为去离子水；

优选地，所述螯合剂包括柠檬酸、蔗糖、司班和草酸中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述螯合剂与前驱体中总金属元素的摩尔比为(1-10):1，优选为(1-5):1；

优选地，步骤(1)所述前驱体中，Li、Mn和M元素的摩尔比为(1+x):x:(1-x)，其中0x≤1。