[发明专利]一种锂快离子导体作为包覆层的高镍三元正极材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种锂快离子导体作为包覆层的正极材料，其特征在于，所述锂快离子导体的化学式为：Li₄MP₂O₉；其中，M为Ti或V；

所述锂快离子导体的晶体结构为：PO₄四面体和MO₆八面体共顶点连接成一维链状结构，Li离子分布在链与链之间，并在至少3个方向自由扩散；

所述正极材料为核壳结构，包括内核和包覆层；

所述内核的材质包括镍钴锰酸锂正极材料。

2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述MO₆八面体共顶点依次连接，每1个所述PO₄四面体分别独立地与相邻2个所述MO₆八面体共顶点连接。

3.根据权利要求1或2所述的正极材料，其特征在于，所述包覆层相较于内核的质量占比为0.1-0.3wt％。

4.一种如权利要求1-3任一项所述正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)制备锂快离子导体；

(2)制备镍钴锰酸锂正极材料；

(3)混合锂快离子导体、纳米碳颗粒和镍钴锰酸锂正极材料进行融合包覆，退火处理后得到锂快离子导体作为包覆层的正极材料；

其中，步骤(1)和(2)不分先后顺序。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述锂快离子导体的制备方法包括以下步骤：

(1.1)按照化学计量比混合钛源或钒源、锂源、磷源、模板剂、有机溶剂和去离子水进行水热合成，得到Li₄MP₂O₉晶体；

(1.2)将步骤(1.1)所得Li₄MP₂O₉晶体依次经过洗涤、干燥和研磨，得到Li₄MP₂O₉锂快离子导体。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1.1)所述钛源包括二氧化钛；

优选地，步骤(1.1)所述钒源包括三氧化二钒；

优选地，步骤(1.1)所述锂源包括氯化锂；

优选地，步骤(1.1)所述磷源包括磷酸溶液，且所述磷酸溶液的浓度为80-90wt％；

优选地，步骤(1.1)所述模板剂包括乙二胺、三乙胺、四乙烯五胺或五乙烯四胺中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1.1)所述有机溶剂包括仲丁醇。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1.1)所述混合的方法包括：先将钛源或钒源、锂源加入去离子水中，再依次加入有机溶剂和模板剂，最后加入磷酸溶液并搅拌均匀；

优选地，步骤(1.1)所述水热合成的温度为210-220℃；

优选地，步骤(1.1)所述水热合成的时间为36-48h。

8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1.2)所述洗涤采用去离子水进行，且洗涤直至Li₄MP₂O₉晶体透亮且无杂质粘连；

优选地，步骤(1.2)所述洗涤和干燥之间还包括抽滤；

优选地，步骤(1.2)所述干燥在烘箱中进行，且烘箱的设定温度为80-120℃；

优选地，步骤(1.2)所述研磨直至Li₄MP₂O₉锂快离子导体满足D50≤0.1μm。

9.根据权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述镍钴锰酸锂正极材料的制备方法包括干法烧结和粉碎过筛；

优选地，步骤(3)所述退火处理的温度为250-350℃。

10.一种如权利要求1-3任一项所述正极材料在锂离子电池方面的应用。