[发明专利]一种表面稳定的无定型钝化层包覆的锂离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种表面稳定的无定型钝化层包覆的锂离子电池正极材料及其制备方法，其特征在于：

1)所述正极材料包括含锂的金属氧化物正极及其与弱酸原位反应生成的表面无定型包覆层，其原理在于利用正极材料本征具备的表面碱性、含有高价态过渡金属离子的特性，通过弱酸溶液或与正极表面的中和反应与氧化还原反应构造致密完整的无定型包覆层，从而提高正极材料在空气及电解液中的界面稳定性；

2)所述电极材料为含锂的金属氧化物正极材料Li_xM_yO_z或聚阴离子型正极材料Li_xM_yQ_wO_z，其中M为Ni、Co、Mn、Al、Cu、Fe、Zn、Cr等金属元素中的一种或多种，Q为P、Si、S、B中的一种或多种；

3)所述的表面无定型包覆层，其特征在于，由金属氧化物正极Li_xM_yO_z或Li_xM_yQ_wO_z与弱酸H_aR_bO_c的原位反应所生成，为无定型结构，具备均匀完整的结构与良好的电子离子通路。

2.根据权利要求1所述的金属氧化物正极材料Li_xM_yO_z与Li_xM_yQ_wO_z，其特征在于，x须大于1，即必须含锂，具有层状结构，过渡金属M需有可变价态，Q为非金属元素，若氧元素部分被其它非金属元素所替代(如F、Cl、S、Se、N等)亦在此专利保护范围内。

3.根据权利要求1所述的金属氧化物正极材料，除直接用商业材料外，可通过包括高温固相法、溶胶凝胶法、水热合成法、共沉淀法进行合成。

4.根据权利要求1所述的无定型包覆层，其特征在于，厚度在1-30nm之间，具有Li_dR_eO_f或Li_dM_eR_fO_g的结构，前者如钴酸锂正极与稀磷酸溶液在表面生成的Li₃PO₄，后者如钴酸锂正极与还原性弱酸次磷酸溶液反应并经高温退火生成的耐高压涂层LiCoPO₄，包覆层与金属氧化物之间接触紧密，成均匀的膜状、点状或岛状分布。

5.根据权利要求1所述的弱酸H_aR_bO_c，其特征在于，R为B、P、Si、N、S、As、Cl、Br、I等非金属元素中的其中一种或多种，价态高于0价，低于或等于该元素的最高价态，同时，由这些酸衍生出的酸式盐，如KHSO₃、NH₄H₂PO₄亦在此专利保护范围内。

6.根据权利要求1所述的采用表面离子反应对电极材料进行改性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)配置一定浓度的H_aR_bO_c的溶液(R为非金属元素B、P、Si、N、S、Si、As、Cl、Br、I的其中一种或多种)，溶剂可选择水、乙醇等能够溶解所选酸且不与正极材料发生反应的溶剂，调节pH为2-6，优选为4-5。

2)将制备好的正极材料加入1)中溶液，在保证材料不溶解的前提下在室温～100℃范围内搅拌反应0.5～24小时。

3)洗涤除去(1)中未充分反应的杂离子，随后辅以高温退火。