[发明专利]一种使用锂离子导体对锂离子电池电极材料进行改性的方法

权利要求书

1.一种使用锂离子导体对锂离子电池电极材料进行改性的方法，其特征在于：

1)作为改性对象的电极材料为金属氧化物负极材料MO_x、层状正极材料LiMO₂、碳或硅负极材料、硅碳负极材料或上述材料的复合物；

2)改性使用的锂离子导体应具有良好的锂离子传导能力；

3)改性后锂离子导体不仅分布于电极材料表面，也可嵌入其内部缝隙或孔洞中；

4)改性后所得的复合材料具有较低的比表面积与孔体积。

2.根据权利要求1所述的金属氧化物负极材料MO_x(M代表金属，O代表氧)，其特征在于，金属元素可为钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锡等元素中的一种或几种，其中优选为铁、钴、镍、锰及其组合。

3.根据权利要求1-2所述的金属氧化物负极材料MO_x，其特征在于所述的氧化物为颗粒状、棒状或三维多孔结构，且其尺寸为数纳米到数十微米。

4.根据权利要求1所述的层状正极材料LiMO₂(M代表金属)，其特征在于，金属元素可为钴、镍、锰等元素中的一种或几种，且材料尺寸为数纳米到数十微米。

5.根据权利要求1所述的碳或硅负极材料，其特征在于所述的碳或硅为颗粒状、棒状或三维多孔结构，且其尺寸为数纳米到数十微米。

6.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其结构特征在于，硅表面包覆有碳或分散于碳基质中，且其尺寸为数纳米到数十微米。

7.根据权利要求1所述的锂离子导体，其特征在于具有锂离子传导能力的同时，其稳定性(特别是热稳定性)较好，可以经受高温热处理。此类锂离子导体可为石榴石型锂离子导体、钙钛矿型锂离子导体、NASICON型锂离子导体、反钙钛矿型锂离子导体等氧化物型锂离子导体，Li/X/O(X＝B、C、Al、P、Si、Ge、Ga)等结晶态或者非晶态物质，以及硫化物型锂离子导体LGPS等。

8.根据权利要求1所述的采用锂离子导体对电极材料进行改性的方法，锂离子导体与电极材料的质量比例为：0.05～2.0∶1.0。

9.制备权利要求1-8所述锂离子导体改性的锂离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)制备权利要求1、7所述的锂离子导体(或锂离子导体前驱体)与权利要求1-6所述的未改性电极材料(或电极材料前驱体)的均匀混合物，可采用原位生长、溶胶凝胶法、水热合成法、共沉淀法、球磨法、溶剂中搅拌混合后蒸干等制备手段。

2)将步骤(1)制得的权利要求1、7所述的锂离子导体(或锂离子导体前驱体)与权利要求1-6所述的未改性电极材料(或电极材料前驱体)的混合物，采用高温进行退火烧结。

10.如权利要求9所述的锂离子导体改性的锂离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，高温退火时可依据改性对象的不同选取不同的气氛。若改性对象为权利要求1-4所述的金属氧化物电极材料，在不影响锂离子导体的前提下，退火时气氛可为惰性气氛(He、Ne、Ar、N₂中一种或两种以上的组合)或氧化性气氛(02及其与惰性气氛He、Ne、Ar、N₂中一种或两种以上的组合)。若改性对象为权利要求5、6所述的碳或硅负极材料以及硅碳负极材料，在不影响锂离子导体的前提下，除上述惰性气氛外，也可使用还原性气氛如(H2及其与惰性气氛He、Ne、Ar、N₂中一种或两种以上的组合)。若改性对象为金属氧化物与硅碳负极材料复合物，则采用的气氛应同时满足上述两种要求，即为惰性气氛。