[发明专利]一种氟化物/氧化物共包覆正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种氟化物/氧化物共包覆正极材料，其特征在于：包括正极材料主体、复合包覆层、扩散掺杂层，复合包覆层为氟氧化物均匀包覆在正极材料主体表面形成的连续包覆膜，扩散掺杂层由复合包覆层中的部分金属元素离子扩散至正极材料主体表层形成；

复合包覆层的结构通式为M_xO_yF_z，其中，M为金属元素Al、Mg、Ti、Mn、Zr、W、Nb、Mo、Ta中的一种或几种的组合，x=(2y+z)/n，n为M的化合价，z=(0.05~3.95)x，y=(0.05~1.95)x；

正极材料主体为钴酸锂；

对包覆后的材料进行淬火-回火热处理，淬火-回火热处理在空气、氧气或氮气气氛中进行，淬火热处理温度在600-1000℃范围内，保温5-15h后以20-50℃/min的速度降温至回火热处理温度，回火热处理温度在200-500℃范围内，保温2-7h后以1-10℃/min的速度降温至室温。

2.根据权利要求1所述的氟化物/氧化物共包覆正极材料，其特征在于：氟氧化物由氟化物和氧化物形成，其中，氧化物为Al₂O₃、MgO、TiO₂、MnO₂、ZrO₂、WO₃ 中的一种或几种的组合，氟化物为AlF₃、MgF₂、TiF₄、WF₆、NbF₅、MoF₄、MoF₆、TaF₅、ZrF₄中的一种或几种的组合，氟氧化物所含金属元素占正极材料的质量百分比为0.1%~5%。

3.根据权利要求1所述的氟化物/氧化物共包覆正极材料，其特征在于：复合包覆层的厚度为1-500nm，扩散掺杂层的厚度为1-100nm。

4.根据权利要求1所述的氟化物/氧化物共包覆正极材料，其特征在于：正极材料主体呈颗粒状，粒径为0.1-30微米，正极材料主体表层的部分锂离子渗透至复合包覆层。

5.一种权利要求1-4任意一项所述的氟化物/氧化物共包覆正极材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）准备正极材料主体、氟化物、氧化物；

（2）将正极材料主体、氟化物、氧化物混合，通过固相法对正极材料主体进行氧化物及氟化物的包覆，其中，固相法包括高速混合、高速球磨、机械融合中的一种或者几种的组合；

（3）对包覆后的材料进行淬火-回火热处理，淬火-回火热处理在空气、氧气或氮气气氛中进行，淬火热处理温度在600-1000℃范围内，保温5-15h后以20-50℃/min的速度降温至回火热处理温度，回火热处理温度在200-500℃范围内，保温2-7h后以1-10℃/min的速度降温至室温。

6.根据权利要求5所述的氟化物/氧化物共包覆正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，淬火-回火热处理在空气、氧气或氮气气氛中进行，淬火热处理温度在700-900℃范围内，保温5-15h后以20-30℃/min的速度降温至回火热处理温度，回火热处理温度在200-500℃范围内，保温2-7h后以2-5℃/min的速度降温至室温。

7.一种采用权利要求1-4任意一项所述的正极材料以及权利要求5-6任意一项所述的制备方法制备得到的正极材料制成的锂离子电池，其特征在于：包括液态锂离子电池、混合固液锂离子电池、混合固液金属锂电池、全固态锂离子电池以及全固态金属锂电池。