[发明专利]一种复合锂离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种复合锂离子电池正极材料，其特征在于，包括第一颗粒和第二颗粒中的一种或两种，其中第一颗粒包括芯部和外壳以及填充于芯部和外壳间的夹层，芯部由LiFeBO₃形成，夹层由无定形碳形成，外壳由Li₅FeO₄形成；

所述第二颗粒由若干第一颗粒烧结形成；

所述第一颗粒中芯部、夹层和外壳按重量比为100:(0.1～15):(0.5～10)。

2.根据权利要求1所述的一种复合锂离子电池正极材料，其特征在于，其中第一颗粒的制备过程如下：

第一步，按摩尔比Li:Fe:B＝(0.95～1.05):(0.95～1.05):(0.95～1.05)称取锂源、铁源和硼源，将它们分散在液态有机碳源中；

第二步，将上述混合物球磨0.5～12h，其中为转速100～500r/min，将所得浆料在60-120℃下烘干，将烘干后所得粉末在500～800℃的保护性气氛中煅烧6～24h，得到LiFeBO₃/C，此时形成无定型碳层包覆LiFeBO₃结构，LiFeBO₃为中芯部，无定型碳为夹层部；

第三步，将铁源、锂源溶解在有机溶剂中，其中锂源中的Li和铁源中的Fe的摩尔比为5.0-6.5:1，然后按质量比Li₅FeO₄:LiFeBO₃/C＝(0.5～10):100将第二步所得LiFeBO₃/C粉末加入到上述有机溶液中，搅拌形成悬浮液，然后将悬浮液在保护性气氛中喷雾干燥得到球形前驱体粉末，即为第一颗粒。

3.根据权利要求2所述的一种复合锂离子电池正极材料，其特征在于，第一步中有机碳源与锰源质量比为0.5～2:1。

4.根据权利要求2所述的一种复合锂离子电池正极材料，其特征在于，第一步中锂源为氢氧化锂、碳酸锂、乙酸锂、硼酸锂、偏硼酸锂、乳酸锂、硝酸锂、草酸锂、氧化锂中的一种或几种；铁源为硝酸铁、硝酸亚铁、氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁、柠檬酸铁中的一种或几种；硼源为源为硼酸、偏硼酸、硼酸锂、偏硼酸锂、硼酸铵和三氧化二硼中的一种或几种；有机碳源为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚吡咯、脂肪醇聚氧乙烯醚、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、抗坏血酸和聚氧乙烯脂肪酸酯中的一种或几种。

5.根据权利要求2所述的一种复合锂离子电池正极材料，其特征在于，第三步中有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、正丁醇、正乙醇、异丙醇、丙酮中的一种或几种。

6.根据权利要求2所述的一种复合锂离子电池正极材料，其特征在于，第三步中喷雾干燥的进风温度为150～250℃，出风温度为80～150℃。

7.根据权利要求2所述的一种复合锂离子电池正极材料，其特征在于，保护性气氛为氮气、氩气、氦气、氖气中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种复合锂离子电池正极材料，其特征在于，第二颗粒的制备过程如下：将第一颗粒粉末在500～800℃的保护性气氛中煅烧3～24h，随炉冷却即得多级壳层LiFeBO₃/C-Li₅FeO₄复合正极材料，即为第二颗粒。

9.一种复合锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，具体制备过程如下：

第一步，按摩尔比Li:Fe:B＝(0.95～1.05):(0.95～1.05):(0.95～1.05)称取锂源、铁源和硼源，将它们分散在液态有机碳源中；

第二步，将上述混合物球磨0.5～12h，其中为转速100～500r/min，将所得浆料在60-120℃下烘干，将烘干后所得粉末在500～800℃的保护性气氛中煅烧6～24h，得到LiFeBO₃/C；

第三步，将铁源、锂源溶解在有机溶剂中，其中锂源中的Li和铁源中的Fe的摩尔比为5.0-6.5:1，然后按质量比Li₅FeO₄:LiFeBO₃/C＝(0.5～10):100将第二步所得LiFeBO₃/C粉末加入到上述有机溶液中，搅拌形成悬浮液，然后将悬浮液在保护性气氛中喷雾干燥得到球形前驱体粉末；

第四步，将所得前驱体粉末在500～800℃的保护性气氛中煅烧3～24h，随炉冷却即得多级壳层LiFeBO₃/C-Li₅FeO₄复合正极材料。