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    本發明涉及一種鋰離子電池正極材料,包括LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒,以及包覆在該正極活性材料顆粒表面的氟化鋁層。本發明還涉及一種鋰離子電池正極材料的製備方法，包括以下步驟：提供LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒；將該正極活性材料顆粒加入到三價鋁源溶液中形成一固液混合物；在該固液混合物中加入一氟源溶液中反應，在該正極活性材料顆粒表面形成一氟化鋁層；以及熱處理該表面具有氟化鋁層的正極活性材料顆粒。本發明實施例進一步提供一種鋰離子電池，包括所述鋰離子電池正極材料。
    公开号:TW201322535A
    申请号:TW100144523
    申请日:2011-12-02
    公开日:2013-06-01
    发明作者:jian-gang Li；xiang-ming He；Jian-Jun Li；Jian Gao；Li Wang
    申请人:Hon Hai Prec Ind Co Ltd；
    IPC主号:H01B1-00
    专利说明:
    鋰離子電池正極材料及其製備方法以及鋰離子電池
    本發明涉及一種電池正極材料及其製備方法，以及使用該電池正極材料的電池，尤其涉及一種鋰離子電池正極材料及其製備方法，以及鋰離子電池。
    鋰離子電池由於具有能量密度高、無記憶效應、工作溫度範圍寬、對環境無污染等諸多優點，自問世以來，已廣泛應用於移動通訊工具、相機、筆記本電腦等可擕式電子設備中。
    在鋰離子電池中，正極材料一直是研究的重點，目前研究較多的鋰離子電池正極材料包括具有層狀結構的鈷酸鋰(LiCoO2)、鎳酸鋰（LiNiO2）、尖晶石結構的錳酸鋰（LiMn2O4）以及橄欖石結構的磷酸鐵鋰（LiFePO4）。尖晶石結構的鋰離子電池正極材料LiNi0.5Mn1.5O4因其可帶來的高能量密度，良好的循環性能，低成本和低毒性而備受矚目。
    然而，在高電壓環境下，鋰離子電池的電解液容易在正極附近與正極活性材料反應而分解，從而造成鋰離子電池的循環壽命等電化學性能降低。
    有鑒於此，提供一種具有較好循環壽命的鋰離子電池正極材料及其製備方法，以及使用該正極材料的鋰離子電池實為必要。
    一種鋰離子電池正極材料,包括LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒,以及包覆在該正極活性材料顆粒表面的氟化鋁層。
    一種鋰離子電池正極材料的製備方法，包括以下步驟：提供LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒；將該正極活性材料顆粒加入到三價鋁源溶液中形成一固液混合物；在該固液混合物中加入一氟源溶液中反應，在該正極活性材料顆粒表面形成一氟化鋁層；以及熱處理該表面具有氟化鋁層的正極活性材料顆粒。
    一種鋰離子電池，包括正極，負極，以及設置在正極與負極之間的非水電解質，其中所述正極包括所述鋰離子電池正極材料。
    相較於先前技術，本發明通過在LiNi0.5Mn1.5O4活性材料顆粒表面包覆氟化鋁層，該氟化鋁層在隔絕電解液與所述LiNi0.5Mn1.5O4活性材料顆粒之間的電子遷移的同時使鋰離子通過，從而在完成鋰離子的嵌入與脫嵌的同時避免了電解液在較高電壓下的分解，提高了鋰離子電池的循環壽命以及穩定性。
    以下將結合附圖詳細說明本發明實施例鋰離子電池正極材料及其製備方法。
    請參閱圖1，本發明實施例提供一種鋰離子電池正極材料10，包括LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12，以及包覆在該正極活性材料顆粒表面的氟化鋁（AlF3）層14。
    該AlF3層14具有均勻的厚度，且為連續的層狀形態。所述AlF3層14可完整的包覆一個單獨的LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12。該AlF3層14的厚度可為8奈米至20奈米。本發明實施例中該AlF3層14的厚度為12奈米。該AlF3層14佔正極材料10的摩爾百分比可為0.3mol%至8mol%。優選地，該摩爾百分比可為1mol%至4mol%。本發明實施例中所述AlF3層14佔正極該活性材料顆粒12的摩爾百分比為4mol%。
    所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12優選為球形顆粒，粒徑可為50奈米至60微米，優選地，所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12的粒徑可為60奈米至20微米。
    請參閱圖2，本發明實施例進一步提供一種鋰離子電池正極材料10的製備方法，包括以下步驟：
    S1，提供所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12；
    S2，將該LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12加入到三價鋁源溶液中形成一固液混合物；
    S3，在該固液混合物中加入一氟源溶液進行反應，在該LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12表面形成所述AlF3層14；以及
    S4，熱處理該表面具有AlF3層14的LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12。
    在上述步驟S1中，所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12具有均勻的粒徑，可通過如下方法製備：
    S11，提供可溶於液相溶劑的鎳源以及錳源；
    S12，按Ni:Mn的摩爾比為0.5:1.5將上述鎳源以及錳源溶於該液相溶劑形成一含有Ni+以及Mn2+的混合溶液；
    S13，在上述混合液中加入沈澱劑，使該Ni+以及Mn2+共沈澱，得到一共沈澱物；
    S14，從上述混合液中分離提純該共沈澱物；
    S15，退火處理該共沈澱物獲得化學計量比為0.5:1.5的鎳錳氧化物；以及
    S16，將該鎳錳氧化物與鋰源均勻混合並在600℃至950℃燒結，得到所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12。
    在上述步驟S11中，所述鎳源以及錳源均能溶於所述液相溶劑，優選為鎳及錳的硝酸鹽、硫酸鹽、甲酸鹽、鹽酸鹽、醋酸鹽以及檸檬酸鹽中的一種。本實施例中所述鎳源以及錳源均選用鎳及錳的硝酸鹽。所述液相溶劑為易於蒸發且不與所述鎳源以及錳源反應的溶劑，可為水、乙醇、丙酮及丙醇中的一種或複數種，優選為水或乙醇。本實施例採用水作為液相溶劑。
    在上述步驟S12中，所述鎳源以及錳源溶解在所述液相溶劑中，可使所述鎳源以及錳源達到原子級混合，從而避免了固相混合的偏析、團聚以及不同混合批次穩定性差異較大的問題。
    在上述步驟S13中，所述沈澱劑可以在所述液相溶劑中形成陰離子，且該陰離子可同時與Ni+以及Mn2+反應生成不溶於所述液相溶劑的沈澱。當所述液相溶劑為水時，該沈澱劑可為含CO3 2-、C2O4 2-及OH-中至少一種的可溶於水的物質，如氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、碳酸鈉(Na2CO3)、碳酸鉀(K2CO3)、草酸鈉(Na2C2O4)、草酸鉀(K2C2O4)、草酸(H2C2O4)和草酸銨((NH4)2C2O4)中的一種或複數種。本實施例中採用碳酸鈉作為沈澱劑。可通過滴加的方式將所述沈澱劑滴入步驟S12獲得的混合溶液中。在滴加的過程中可以不斷攪拌，待所述沈澱劑滴加完全後，可再攪拌4至6小時，使Ni+以及Mn2+充分沈澱。本發明實施例中採用鎳以及錳的硝酸鹽與碳酸鈉共沈澱生成鎳-錳的碳酸鹽共沈澱物。
    在上述步驟S14中，所述共沈澱物可通過過濾的方法與液相分離，並可進一步以去離子水清洗多次，並在真空爐中乾燥所述共沈澱物10至15小時。獲得的共沈澱物結構鬆散，比表面較大，有利於在後面燒結的過程中使Li從空隙中充分擴散進入，從而使Li的分佈更加均勻。
    在上述步驟S15中，所述退火處理進一步包括將所述共沈澱物在空氣氣氛下燒結4小時至8小時獲得所述鎳錳氧化物。所述燒結的溫度可為500℃至700℃。本發明實施例中該退火處理燒結的溫度為600℃。
    在上述步驟S16中，所述鋰源可為LiOH、LiNO3或Li2CO3；且鋰源與鎳錳氧化物的原子比Li/(Ni+Mn)大於0.50且小於等於0.55，優選為0.52:1，過量的鋰用來補償在燒結過程中鋰的損耗。本發明實施例中所述鋰源為Li2CO3。
    上述步驟S16可進一步包括將所述鎳錳氧化物與鋰源均勻混合並研磨一定時間形成一混合物；以及將所述混合物在馬弗爐內空氣氣氛下進行高溫燒結製成所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12。所述燒結的溫度優選為750℃至900℃。本發明實施例中所述燒結的溫度為850℃。所述燒結的時間可為10小時至20小時。本發明實施例中所述燒結的時間為12小時。可進一步對該燒結製成的LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12球形化處理，以使該正極活性材料顆粒易於包覆。
    在所述鋰離子電池正極材料10的製備方法中，所述三價鋁源與氟源溶液中的氟源需要滿足以下條件：三價鋁源與氟源均可溶，三價鋁源溶液能與氟源反應生成氟化鋁，且除氟化鋁外的其他副產物可通過加熱的方式去除。
    在上述步驟S2中，所述三價鋁源溶液與所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12不進行化學反應。所述三價鋁源溶液包括溶劑以及可溶於該溶劑的三價鋁源。該三價鋁源可在該溶劑中解離出Al3+。該溶劑可為無水乙醇、丙酮、氯仿、乙醚以及二氯乙烷中的一種或幾種。本發明實施例中該溶劑為水。該三價鋁源可為能該溶劑互溶的鋁鹽，如硝酸鋁等。本發明實施例中所述三價鋁源溶液為硝酸鋁的水溶液。當所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12加入該三價鋁源溶液後，所述Al3+可均勻地附著在所述正極活性顆粒12的表面。該固液混合物可為一懸浮液，上述步驟S2可進一步包括在加入所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12的同時攪拌該懸浮液，使所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12在該懸浮液中均勻分佈。更為優選地，該固液混合物可為糊狀，該三價鋁源溶液的體積與該LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12的比例可控制為使該三價鋁源溶液能夠覆蓋該LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12表面即可，使得到的固液混合物呈糊狀。形成糊狀混合物的目的主要是為了控制三價鋁源溶液的加入量剛好夠在LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12表面形成一層包覆層，從而在後續熱處理後，可在該正極活性材料顆粒12表面生成均勻連續且較薄的AlF3包覆層。具體地，該三價鋁源溶液的體積與該LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12的體積比約為1:10至1:40。該LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12的粒徑優選為小於20微米。該三價鋁源溶液的加入量可通過最終需要形成的AlF3層14的百分比加以確定，優選地，該AlF3層14在該鋰離子電池正極材料10中的摩爾百分比為1mol%至4mol%。
    在上述步驟S3中，所述氟源溶液優選可為解離出F+的氟鹽溶液，從而可使所述F+與所述固液混合物中的Al3+在所述正極活性材料顆粒12表面原位反應，生成所述AlF3層14。本發明實施例中所述氟源溶液為氟化氨（NH4F）的水溶液。可將所述氟源溶液緩慢滴加到所述固液混合物中使所述F+與所述Al3+在所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒表面均勻反應。所述F+與所述Al3+的摩爾比優選可為3:1以使所述Al3+能充分反應。
    上述步驟S3可進一步包括在加入所述氟源溶液的同時攪拌該固液混合物，使所述氟源溶液與所述固液混合物中的三價鋁源溶液均勻反應，從而可在所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒表面生成均勻的AlF3層。本發明實施例中，該固液混合物為懸浮液，在滴加所述氟源溶液到所述懸浮液的過程中同時攪拌，並在所述氟源溶液滴加完畢後持續攪拌一段時間。本發明實施例中所述攪拌的時間可為2小時。進一步地，可在攪拌的同時加熱該氟源溶液與所述懸浮液的混合體，以加速所述反應進行。
    在所述步驟S3後，可進一步分離提純獲得該表面包覆AlF3層的LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12。具體地，可通過過濾的方式獲得該表面包覆AlF3層的LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12，並以烘乾的方式去除該過濾後的正極活性材料顆粒12中的液相溶劑。
    在上述步驟S4中，所述熱處理的目的在於：一，去除所述步驟S3的反應產物中的液相溶劑以及除AlF3以外的反應副產物，如硝酸銨；二，使所述AlF3層14緊密地包覆於整個LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12表面。該熱處理的溫度不能太高，太高會破壞所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12的結構。該熱處理的溫度優選為300℃至500℃。該熱處理的時間優選為2小時至10小時。本發明實施例中該熱處理的溫度為400℃，熱處理的時間為5小時。此外，該熱處理的過程可在一惰性氣體氣氛下進行，本發明實施例中所述熱處理在氮氣（N2）氣氛保護下進行。
    本發明實施例進一步提供一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括正極、負極、以及位於該正極及負極之間的非水電解質。該正極包括正極集流體及設置在該正極集流體表面的正極材料層，該負極包括負極集流體及設置在該負極集流體表面的負極材料層。該正極材料層包括正極活性材料，該負極材料層包括負極活性材料，其中，該正極活性材料包括所述正極材料10。
    該正極材料層進一步可包括導電劑以及黏結劑，並與所述正極材料10均勻混合。該正極材料10的每個LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12的表面均包覆有所述AlF3層，且該AlF3層為單獨的包覆所述每個LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12。
    該負極材料層進一步可包括導電劑以及黏結劑，並與所述負極活性材料均勻混合。該負極活性材料可為金屬鋰、鈦酸鋰、石墨、有機裂解碳及中間相碳微球(MCMB)中的一種或複數種。具體地，該鈦酸鋰可由化學式Li(4-g)AgTi5O12或Li4AhTi(5-h)O12表示，其中0<g≦0.33，且0<h≦0.5；A選自鹼金屬元素、鹼土金屬元素、第13族元素、第14族元素、過渡族元素及稀土元素中的一種或複數種，優選為Mn、Ni、Cr、Co、V、Al、Fe、Ga、Nd、Nb及Mg中的至少一種。本發明實施例中所述負極活性材料為金屬鋰。該導電劑可為乙炔黑、碳纖維、奈米碳管及石墨中的一種或複數種。該黏結劑可為聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)及丁苯橡膠(SBR)中的一種或複數種。本發明實施例中所述導電劑為乙炔黑，所述黏結劑為PVDF。
    該非水電解質可為非水電解液或固體電解質膜。採用該非水電解液的鋰離子電池進一步包括設置在該正極材料層及負極材料層之間隔膜。採用該固體電解質膜的鋰離子電池將該固體電解質膜設置在該正極材料層及負極材料層之間。該非水電解液包括溶劑及溶於溶劑的溶質，該溶劑可列舉為環狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、環狀醚類、鏈狀醚類、腈類及醯胺類中的一種或複數種，如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁內酯、四氫呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、乙腈及二甲基甲醯胺。該溶質可列舉為LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiAsF6、LiClO4及LiBOB中的一種或複數種。該固體電解質膜的材料可列舉為LiI、LiN3或聚氧乙烯或聚丙烯腈等聚合物基體與上述非水電解液的溶質的混合。
    本發明實施例利用上述方法製備了三種鋰離子電池正極材料10，並與未包覆的LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12進行對比，設定樣品1為未包覆的LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12，樣品2為所述AlF3層14佔所述正極活性材料顆粒的摩爾百分比為1mol%的正極材料10，樣品3為所述AlF3層14佔所述正極活性材料顆粒的摩爾百分比為2mol%的正極材料10，樣品4為所述AlF3層14佔所述正極活性材料顆粒的摩爾百分比為4mol%的正極材料10。
    請一併參閱圖3以及圖4，樣品1由多個LiNi0.5Mn1.5O4一次顆粒（primary particles）聚集形成直徑約為5微米的球體二次顆粒。從圖3中可看出，所述一次顆粒表面之間具有清晰的間隙。而圖4中組成所述樣品4的球體二次顆粒中一次顆粒之間基本沒有明顯的間隙。表明AlF3層均勻的包覆在所述球體二次顆粒表面。
    請參閱圖5，從XRD圖中可看出，所有樣品的繞射峰均為具有Fd3m空間群的立方尖晶石結構。四種樣品的晶格常數依次為0.8168nm,0.8170nm，0.8169nm以及0.8173nm。所述無定形結構的AlF3層包覆所述正極活性材料顆粒12前後的晶格參數幾乎沒有變化，表明所述AlF3僅包覆在所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12的表面，並沒有結合進入該正極活性顆粒12的內部結構中。這主要是由於在上述步驟S4中選用較低的溫度下對該表面包覆AlF3層的正極活性材料進行燒結，且該AlF3含量較低。
    本發明實施例進一步將上述四種樣品製作成正極應用到所述鋰離子電池中進行電化學性能測試。
    該測試鋰離子電池的正極包括以下組分：

    將上述四種樣品按上述組分分別充分攪拌混合形成一漿料，並塗覆於鋁箔集流體表面，然後在130℃真空乾燥20小時。以金屬鋰片為負極，Celgard 2400微孔聚丙烯膜為隔膜，以1.15mol/L的LiPF6/EC+DMC+EMC（3:3:1體積比）為電解液，在氬氣氣氛手套箱中製成CR2032紐扣電池，在室溫下靜置一段時間後在在3.0V至4.9V電壓範圍內以不同的電流密度進行電化學性能測試。
    請參閱圖6，所述四種樣品製成的鋰離子電池在3.0V至4.9V的工作電壓下以0.2C的電流充放電。從圖中可看出，所述樣品1的放電容量約為130.0mAh/g,樣品2的放電容量為132.6mAh/g，所述樣品3的放電容量約為131.1mAh/g，所述樣品4的放電容量約為130.4mAh/g。表明所述AlF3包覆正極活性材料顆粒12後會增大該鋰離子電池的放電容量。
    請參閱圖7，所述四種樣品製成的鋰離子電池分別以不同倍率的電流充放電。從圖中可看出，當四種樣品在150mA/g(1C)的電流下放電時,鋰離子電池的放電容量隨著正極材料表面AlF3含量的增加而增加。當四種樣品在300mA/g(2C)的電流下放電時,所述樣品1的最大放電容量僅有87.3mA/g。而樣品2-4的最大放電容量分別為110.8mA/g，113.5mA/g以及115.5mA/g。上述結果表明表面包覆AlF3層的正極活性材料顆粒應用到鋰離子電池中時可有效的提高鋰離子電池的放電容量、容量保持率以及倍率特性。
    當鋰離子電池在高的截止電壓下充電時，LiPF6電解液容易在電極附近分解，在電極表面形成含LiF薄膜，從而會增大電極介面電阻，進而影響鋰離子電池的充放電性能。本發明實施例中所述四種樣品製成的鋰離子電池在4.9V的截止電壓下充電並經過40次充放電循環後對四種樣品製成的電池的阻抗進行測試。請參閱圖8，AlF3包覆的正極活性顆粒（樣品2-4）製成的電極的介面電阻均小於未包覆的正極活性顆粒12製成的電極（樣品1）。且在AlF3含量的變化範圍內，AlF3含量越高，用該含量製成的電極的介面電阻越小。從圖中可看出，樣品4製成的電極的介面電阻最小。圖8的測試結果表明，所述正極活性材料顆粒經過AlF3包覆後可有效地抑制電解液的分解，從而可有效的改善鋰離子電池的容量、容量保持率及倍率等電化學性能。
    本發明實施例提供的鋰離子電池正極材料10，由於在所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒12表面包覆AlF3層14，該AlF3層在隔絕電解液與所述LiNi0.5Mn1.5O4活性材料顆粒之間的電子遷移的可使鋰離子通過，將該正極材料10應用於鋰離子電池中時，由於AlF3層14的包覆，即使在高的充放電電壓下仍可有效地抑制電解液的分解，從而可較好的改善鋰離子電池的容量、容量保持率以及倍率特性。
    綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
    10．．．正極材料
    12．．．LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒
    14．．．氟化鋁層
    圖1為本發明實施例提供的鋰離子電池正極材料的結構示意圖。
    圖2為本發明實施例提供的鋰離子電池正極材料製備方法的流程圖。
    圖3為未包覆的LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒的掃描電鏡（SEM）照片。
    圖4為本發明實施例的樣品4的AlF3層包覆的LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒的SEM照片。
    圖5為未包覆AlF3以及包覆AlF3的LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒製成的四種樣品的X射線繞射(XRD)譜圖。
    圖6為本發明實施例提供的四種樣品製成鋰離子電池的充放電曲線。
    圖7為本發明實施例提供的四種樣品在不同倍率下的循環性能曲線。
    圖8為本發明實施例提供的四種樣品製成的電極在4.9V充電電壓下的電化學阻抗譜測試曲線。
    10．．．正極材料
    12．．．LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒
    14．．．氟化鋁層
    权利要求:
    Claims (16)
    [1] 一種鋰離子電池正極材料，包括LiNi0.5Mn1.5O4正極材料活性材料顆粒，其改良在於，進一步包括包覆在該LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒表面的氟化鋁層。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述的鋰離子電池正極材料，其中，所述氟化鋁層在該LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒表面均勻連續。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述的鋰離子電池正極材料，其中，所述氟化鋁層的厚度為8奈米至20奈米。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述的鋰離子電池正極材料，其中，所述氟化鋁層佔所述鋰離子電池正極材料的摩爾百分比為0.3mol%至8mol%。
    [5] 如申請專利範圍第4項所述的鋰離子電池正極材料，其中，所述氟化鋁層佔所述鋰離子電池正極材料的摩爾百分比為1mol%至4mol%。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述的鋰離子電池正極材料，其中，所述LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒的粒徑為50奈米至60微米。
    [7] 如申請專利範圍第1項所述的鋰離子電池正極材料，其中，所述鋰離子電池正極材料的充放電電壓範圍為3.0伏至4.9伏。
    [8] 如申請專利範圍第1項所述的鋰離子電池正極材料，其中，所述氟化鋁層包覆在該LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒的整個表面。
    [9] 一種鋰離子電池正極材料的製備方法，包括：提供LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒；將該LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒加入到三價鋁源溶液中形成一固液混合物；在該固液混合物中加入一氟源溶液中反應，在該LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒表面形成氟化鋁層；以及熱處理該表面具有氟化鋁層的LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒。
    [10] 如申請專利範圍第9項所述的鋰離子電池正極材料的製備方法，其中，所述三價鋁源溶液包括溶劑以及溶於該溶劑的三價鋁源，所述三級鋁源為硝酸鋁。
    [11] 如申請專利範圍第9項所述的鋰離子電池正極材料的製備方法，其中，所述氟源溶液為氟化胺的水溶液。
    [12] 如申請專利範圍第9項所述的鋰離子電池正極材料的製備方法，其中，所述熱處理的溫度為300℃至500℃。
    [13] 如申請專利範圍第9項所述的鋰離子電池正極材料的製備方法，其中，所述固液混合物為LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒均勻分散的懸浮液。
    [14] 如申請專利範圍第9項所述的鋰離子電池正極材料的製備方法，其中，所述固液混合物為糊狀混合物。
    [15] 如申請專利範圍第14項所述的鋰離子電池正極材料的製備方法，其中，該三價鋁源溶液與該LiNi0.5Mn1.5O4正極活性材料顆粒的體積比為1:10至1:40。
    [16] 一種鋰離子電池，包括正極，負極，以及設置在該正極與負極之間的非水電解質，其改良在於，所述正極包括如申請專利範圍第1至8項中任一項所述的鋰離子電池正極材料。
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