[发明专利]一种纳米改性聚阴离子正极活性材料及其制备方法以及锂离子二次电池

权利要求书

1.一种纳米化聚阴离子正极活性材料，其特征在于正极活性材料为纳米化改性的聚阴离子材料，所述聚阴离子材料的分子式为：Li_mM_nX_pO_q，其中m、n、p、q的取值范围为小于10的任意正数，M为一种或多种金属元素，X为P、Si、S、As、Mo和W的一种或多种元素，所述聚阴离子材料为单一相或多元复合聚阴离子材料；

聚阴离子材料前躯体是将含不同晶相、不同结晶温度的含金属离子、含聚阴离子、含锂的前驱体和掺杂离子化合物按一定比例通过固相或液相的方式均匀混合，然后通过固相法生长或液相法生长得到。

2.一种纳米化聚阴离子正极活性材料的制备方法，其特征在于步骤为：将含不同晶相、不同结晶温度的含金属离子、含聚阴离子、含锂的前驱体和掺杂离子化合物按一定比例通过固相或液相的方式均匀混合，然后通过固相法生长或液相法生长得到聚阴离子材料前躯体，再通过热处理手段控制晶体生长，得到纳米化的聚阴离子正极活性材料，其中聚阴离子材料的分子式为：Li_mM_nX_pO_q，其中m、n、p、q的取值范围为小于10的任意正数，M为一种或多种金属元素，X为P、Si、S、As、Mo和W的一种或多种元素；锂盐、金属离子盐及聚阴离子盐的摩尔比例为(0.7～3)∶(0.6～2)∶(0.5～3)之间，掺杂离子可占反应物含量的0.01-50％(质量)之间。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的含锂的前驱体为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、硝酸锂、硫酸锂、氯化锂、溴化锂、氟化锂、氮化锂、磷酸氢二锂、磷酸二氢锂和磷酸锂中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的含金属离子的前驱体为与终产物聚阴离子化合物相关金属碳酸盐、金属醋酸盐、金属硝酸盐、金属磷酸盐、金属钒酸盐、金属钨酸盐、有机金属盐、金属硅酸盐、金属钼酸盐、金属砷酸盐及其金属氧化物中的一种或几种的组合，金属离子包括过渡族元素、稀土元素、主族元素中能形成各种聚阴离子型化合物材料的化合物；掺杂金属离子至少包括Ti、Sc、Ge、Al、Zr、Mn、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Ru、Ag、Sn、Pb中的一种或几种；其中前驱体中至少包括金属元素相同而金属化合物不同两种以上化合物的组合；或包含至少阴离子相同而阴离子的盐不同的两种以上化合物的组合。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述固相法生长是通过干燥处理，所述液相法生长为直接置于热反应器中进行，其中，所述干燥处理为喷雾干燥、真空抽滤干燥或直接加热干燥。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的热处理采取分段升温，并且在氩气、氦气、氖气、氪气、氙气、氡气或氮气中的一种或几种惰性气氛下，或者在氢气或一氧化碳的还原性气氛下进行，退火温度在200～900℃之间，退火时间在1～48小时之间。

7.一种高性能锂离子二次电池，包括正极片、负极片、位于正极片与负极片之间的隔膜和非水电解液，其特征在于：所述的正极片由涂布于正极集流体上的一层正极活性材料构成，正极活性材料为纳米化聚阴离子材料，所述聚阴离子材料的分子式为：Li_mM_nX_pO_q，其中m、n、p、q为任意正数，M为一种或多种金属元素，X为P、Si、S、As、Mo和W的一种或多种元素；所述聚阴离子材料为单一相或多元复合聚阴离子材料；

聚阴离子材料前躯体是将含不同晶相、不同结晶温度的含金属离子、含聚阴离子、含锂的前驱体和掺杂离子化合物按一定比例通过固相或液相的方式均匀混合，然后通过固相法生长或液相法生长得到。