[发明专利]掺杂与包覆双重修饰的锂/钠层状金属氧化物正极材料及其一步合成方法

摘要

本发明公开了掺杂与包覆双重修饰的锂/钠层状金属氧化物正极材料及其一步合成方法。经溶剂‑热处理工艺/固相球磨工艺合成离子掺杂和界面包覆的锂/钠层状金属氧化物正极材料。其中掺杂离子为F^‑、Mg²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、Mo⁴⁺、Sb⁵⁺、V⁵⁺中的一种或一种以上，界面包覆物是包含镧系或锕系中离子半径大于等于的离子化合物。本发明摒弃了传统工艺中先制备离子掺杂的正极材料样品再进行界面包覆的思路，开发了一步合成掺杂与包覆双重修饰锂/钠层状金属氧化物正极材料的新方法，具有工艺简单的特点。该双重修饰型正极材料电化学性能提升明显，可用于动力电池及储能二次电池。

主权项

1.掺杂与包覆双重修饰的锂/钠层状金属氧化物正极材料的一步合成方法，所述的正极材料为Li_xMO₂或Na_xMO₂中的一种，其中0.67≤x≤2，M为Ni、Co、Mn、Al、Fe中的一种或几种，掺杂离子为F^‑、Mg²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、Mo⁴⁺、Sb⁵⁺、V⁵⁺中的一种或一种以上，掺杂离子的摩尔量为正极材料的0.05％～20％，界面包覆物为L_aN_bO_c，1≤a≤10，1≤b≤15，1≤c≤20，其中L是镧系或锕系中离子半径大于等于的离子，N为Ni、Li中的一种或两种，界面包覆物的摩尔量为正极材料的0.05％～20％，其特征在于，可分别通过两种方法合成，第一种为溶胶法，主要包括以下步骤：1)将掺杂离子来源物、界面包覆来源物加入溶剂中并在水浴锅中搅拌至溶解完成，加入锂源或钠源，继续搅拌形成溶胶并将正极材料前驱体分散于溶胶中；2)将产物进行干燥，经煅烧，即得到离子掺杂与界面包覆的锂/钠层状金属氧化物正极材料；第二种为固相球磨法，主要包括以下步骤：1)将掺杂离子来源物、界面包覆来源物、锂/钠源、正极材料前驱体加入溶剂中并于球磨机共混球磨均匀；2)将产物进行干燥、过筛，经煅烧，即得到离子掺杂与界面包覆的锂/钠层状金属氧化物正极材料。