CN112993258B - 三元正极材料的掺杂和包覆方法、三元正极材料和锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三元正极材料的掺杂和包覆方法、三元正极材料和锂离子电池。包括：1）采用硅酸盐、掺杂金属源、镍源、钴源和锰源，共沉淀法制备三元正极材料前驱体一步共沉淀法制备三元正极材料前驱体，一次烧结，得到硅和掺杂金属元素共掺杂的三元正极材料内核；2）采用硅酸盐的饱和溶液作为底液，对所述的三元正极材料内核进行清洗，清洗过程中加入金属盐进行沉淀包覆，脱水后二次烧结，得到掺杂包覆后的三元正极材料。本发明的方法操作简单、掺杂包覆均一性得到了保障、同时有利于适当降低成本。制备得到的正极材料掺杂包覆效果良好，可有效解决产气问题，提升循环性能。

Description

三元正极材料的掺杂和包覆方法、三元正极材料和锂离子 电池

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，涉及一种三元正极材料的掺杂和包覆方法、三元正极材料和锂离子电池。

背景技术

高比容量、高循环稳定性和高安全性的高镍三元正极材料近几年一直是一个研究热点，掺杂和包覆改性是实现高镍三元正极材料上述性能的必要手段，常规的掺杂方法是加入纳米金属氧化物或者氢氧化物等混合均一后进行煅烧，需要额外增加磨料、混料等工艺，操作复杂，混合效果一般；而包覆也是加入纳米金属元素材料混料烧结，操作同样的复杂；难以保证所有批次的均一度。

现有高镍材料一般采用锆、钛、铝、钨、镁、钪、钒、钙、锶、钡、镓、铟等的掺杂，一定程度上改善了材料的结构稳定性和导电性，同时通过包覆锆、钛、铝、钨、镁、钪、钒、钙、锶、钡、镓、铟等金属氧化物实现了材料与电解液的大部分隔离，大大降低了产气量。例如CN105932243A通过在镍钴铝三元材料表面均匀包覆导电高分子材料，可使其循环性能得到有效改善，高温产气问题得到克服。CN111785957A通过对镍钴锰三元正极材料进行W和Nb的共掺杂，提供一种类单晶三元正极材料，获得了产气低、高安全、长循环的性能优势。

但是，现有的包覆和掺杂方法在提高安全性、降低产气和提高循环性能等方面仍有待进一步改善，而且，现有的包覆和掺杂方法工艺繁琐，制备成本高，不利于工业化生产。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种三元正极材料的掺杂和包覆方法、三元正极材料和锂离子电池。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种三元正极材料的掺杂和包覆方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）采用硅酸盐、掺杂金属源、镍源、钴源和锰源，一步共沉淀法制备三元正极材料前驱体，一次烧结，得到硅和掺杂金属元素共掺杂的三元正极材料内核；

（2）采用硅酸盐的饱和溶液作为底液，对所述的三元正极材料内核进行清洗，清洗过程中加入金属盐进行沉淀包覆，脱水后二次烧结，得到掺杂包覆后的三元正极材料；所述硅酸盐的使用量占所述三元正极材料内核总质量的0.05%~0.5%。

本发明的方法中，硅酸盐的使用量占所述三元正极材料内核总质量的0.05%~0.5%，例如0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%或0.5%等。

本发明的方法中，通过调整步骤（1）掺杂金属源和硅酸盐的使用量，可以调控最终的掺杂效果。通过调整（2）清洗过程中各参数可以调控最终的包覆效果。

本发明的方法在前驱体合成阶段掺杂非金属元素硅以及其他金属元素（例如可以是钙、镁、铝、钛、钨、锆、钪等中的至少一种），通过配制好相应的溶液一步共沉淀，经一次烧结后得到硅和掺杂金属元素共掺杂的三元正极材料内核。然后在饱和硅酸盐溶液中进行清洗脱碱的同时进行各种金属元素的沉淀实现包覆，达到脱碱和包覆的双重效果，整个掺杂和包覆过程都在溶液中通过湿法沉淀完成的，省去了繁琐的磨料和混料操作，本发明的方法操作简单、掺杂包覆均一性得到了保障、同时有利于适当降低成本。制备得到的正极材料掺杂包覆效果良好，可有效解决产气问题，提升循环性能，电性能检测无异常。

本发明的方法尤其适用于高比容量、高循环稳定性和高安全性高镍三元正极材料体系。

现有技术中，三元材料尤其是高镍三元材料在制备烧结后二次颗粒晶界处不稳定，多次循环后晶界首先出现裂痕，电解液通过不断生成的裂痕进入到晶体内部，在很短的时间内快速发生氧化还原反应，大量产气并继续大量生成新的裂纹，电池的性能因此也急剧下降，出现安全隐患，如何稳定多晶高镍的晶体界面，延缓其裂纹生成的过程也是保证高镍三元正极材料高比容量、高循环稳定性和高安全性必须解决的一个问题。

本发明通过采用硅酸盐和金属源共同掺杂，使硅酸盐稳定正极一次颗粒间的晶界，且脱碱包覆过程完成后，脱水后的硅酸盐（例如硅酸锂）在干燥过程中可以自动生成一层较好的保护膜；饱和硅酸盐溶液对材料中的硅酸盐反溶解有抑制作用，如此引入硅酸盐的掺杂和包覆进一步起到了稳定材料结构和增强包覆效果的作用，提高了材料的安全性能和循环性能。

作为本发明所述方法的优选技术方案，步骤（1）所述掺杂金属源中的掺杂金属包括钙、镁、铝、钛、钨、锆和钪中的至少一种，步骤（1）所述掺杂金属源的使用量占所述三元正极材料内核总质量的0.05%~0.5%，例如0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%或0.5%等。

本发明中，对掺杂金属源的阴离子不作限定，例如可以是硫酸盐、硝酸盐或氯化物等。

优选地，步骤（1）所述硅酸盐包括硅酸钠和硅酸锂中的至少一种。

本发明中，共沉淀法可参照现有技术进行，示例性地，步骤（1）所述一步共沉淀法制备三元正极材料前驱体包括：

配制包含镍源、钴源、锰源、掺杂金属源和硅酸盐的混合溶液，将所述的混合溶液与碱液和氨水混合进行沉淀反应，得到三元正极材料前驱体；

所述碱液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。

更进一步地，可以按照下述方案进行：

（Ⅰ）配制浓度为0.1mol/L ~1mol/L（例如0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.5mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L或1mol/L等）的可溶性镍盐、钴盐、锰盐混合溶液，此处所述浓度为混合溶液中总的金属阳离子浓度；

对镍钴锰的摩尔比不作特别限定，当前驱体中镍的摩尔含量大于等于80%时称为高镍三元正极材料前驱体，制备得到的三元正极材料为高镍三元正极材料。本发明的方法对高镍三元正极材料的电化学性能改善效果更佳。

配制浓度为5g/L~50g/L（例如5 g/L、6 g/L、8 g/L、10 g/L、15 g/L、20 g/L、25 g/L、30 g/L、35 g/L、40 g/L、45 g/L或50 g/L等）掺杂金属源溶液，掺杂金属源可以是单一种类，也可以是两种以上的组合，种类例如可以是钛、铝、镁中的至少一种的硫酸盐，此处所述浓度为混合溶液中总的金属阳离子浓度；

配制浓度为0.1mol/L~1mol/L（例如0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.5mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L或1.0mol/L等）的硅酸盐溶液，硅酸盐可以的单一种类，也可以是两种以上的组合，此处所述浓度为混合溶液中总的金属阳离子浓度；

配制浓度为5mol/L~10mol/L（例如5mol/L、6mol/L、7mol/L、8mol/L、9mol/L或10mol/L等）的强碱溶液，所述强碱溶液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；

配制浓度为8mol/L~12mol/L（例如8mol/L、9mol/L、10mol/L、11mol/L或12mol/L等）的氨水溶液；

上述各种溶液的配制无先后顺序之分；

（Ⅱ）将可溶性镍盐、钴盐、锰盐混合溶液与掺杂金属源溶液和硅酸盐溶液混合，得到混合溶液A，然后向混合溶液A中同步加入上述的强碱溶液和氨水，进行共沉淀反应，得到三元正极材料前驱体。

作为本发明所述方法的又一优选技术方案，步骤（1）所述一次烧结的温度为650℃~850℃，例如650℃、680℃、700℃、725℃、750℃、775℃、800℃、820℃、840℃或850℃等；所述一次烧结的时间为10h~20h，例如10h、12h、13h、15h、16h、18h、19h或20h等。

在一个实施例中，锂源的使用量适当过量，优选锂源和三元正极材料前驱体的摩尔比为1.02~1.06，例如1.02、1.03、1.04、1.05或1.06等。

在一个实施例中，一次烧结后对一次烧结得到的产物进行破碎。

优选地，步骤（2）所述清洗的步骤中，金属盐中的金属元素包括锆、钛、铝、钨、镁、钪、钒、钙、锶、钡、镓和铟中的至少一种，步骤（2）所述清洗的步骤中，金属盐的使用量占所述三元正极材料内核总质量的0.05%~0.5%，例如0.05%、0.08%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%或0.5%等。优选地，步骤（2）所述清洗的步骤包括：采用硅酸盐饱和溶液作为底液，将所述的三元正极材料内核与所述的底液混合，液固比为1:1~5:1（例如1:1、2:1、3:1、3.5:1、4:1或5:1等），混合时间为20min~60min（例如20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等），混合过程中不断向所述底液中滴加浓度为10g/L~50g/L（例如10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L或50g/L等，此处浓度为金属盐溶液中总的金属阳离子浓度）的金属盐溶液进行沉淀包覆。

优选地，步骤（2）所述脱水后含水率小于5wt%，例如4.5wt%、4wt%、3wt%、2.5wt%、2wt%、1wt%或0.5wt%等，优选为1wt%~5wt%。

优选地，步骤（2）所述脱水通过通入氮气的方式实现快速脱水。

优选地，步骤（2）所述脱水后二次烧结前还进行预干燥的步骤，所述预干燥的温度为150℃~220℃，例如150℃、160℃、170℃、180℃、200℃、210℃或220℃等；所述预干燥的时间为3h~12h，例如3h、4h、5h、6h、8h、9h、10 h、11h或12h等；所述预干燥至物料含水量小于0.05wt%，例如0.04wt%、0.03wt%或0.02wt%等。

脱水后的硅酸盐（例如硅酸锂）在干燥过程中可以自动生成一层较好的保护膜，通过在上述条件下预干燥，可获得更加稳定的保护膜。

本发明对预干燥采用的设备不作具体限定，例如可以采用双锥干燥器。

优选地，步骤（2）所述二次烧结的气氛为含氧气氛，所述二次烧结的温度为400℃~700℃，例如400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃或700℃等；所述二次烧结的时间为2h~15h，例如2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、10h、12h或15h等。此优选技术方案中，含氧气氛中氧气的体积含量大于80%，例如82%、85%、90%、95%、98%、99%或100%等。第二方面，本发明提供一种采用第一方面所述的方法制备得到的三元正极材料，所述三元正极材料包括硅和掺杂金属元素共掺杂的三元正极材料内核，以及包覆于所述内核表面的金属氧化物。

在一个实施例中，硅和掺杂金属元素共掺杂的三元正极材料内核中，硅元素以硅酸盐的形式存在。

优选地，包覆于所述内核表面的金属氧化物包括锆、钛、铝、钨、镁、钪、钒、钙、锶、钡、镓和铟的氧化物中的至少一种。

优选地，以所述内核为总体计，掺杂元素硅和掺杂金属元素的总质量浓度为500ppm~5000ppm，例如500ppm、600ppm、650ppm、700ppm、800ppm、900ppm、1000ppm、1250ppm、1500ppm、1600ppm、1800ppm、2000ppm、2300ppm、2600ppm、2800ppm、3000ppm、3500ppm、3700ppm、4000ppm、4200ppm、4500ppm或5000ppm等；包覆层的质量浓度为500ppm~5000ppm，例如500ppm、600ppm、650ppm、700ppm、800ppm、900ppm、1000ppm、1250ppm、1500ppm、1600ppm、1800ppm、2000ppm、2300ppm、2600ppm、2800ppm、3000ppm、3500ppm、3700ppm、4000ppm、4200ppm、4500ppm或5000ppm等。

优选地，以所述内核为总体计，包覆于所述内核表面的金属氧化物的质量浓度为500ppm~5000ppm，例如500ppm、600ppm、650ppm、700ppm、800ppm、900ppm、1000ppm、1250ppm、1500ppm、1600ppm、1800ppm、2000ppm、2300ppm、2600ppm、2800ppm、3000ppm、3500ppm、3700ppm、4000ppm、4200ppm、4500ppm或5000ppm等；包覆层的质量浓度为500ppm~5000ppm，例如500ppm、600ppm、650ppm、700ppm、800ppm、900ppm、1000ppm、1250ppm、1500ppm、1600ppm、1800ppm、2000ppm、2300ppm、2600ppm、2800ppm、3000ppm、3500ppm、3700ppm、4000ppm、4200ppm、4500ppm或5000ppm等。

第三方面，本发明提供一种锂离子电池，包括正极、负极和隔膜，所述正极采用第二方面所述的三元正极材料。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的方法在前驱体合成阶段掺杂非金属元素硅以及其他金属元素（例如可以是钙、镁、铝、钛、钨、锆、钪等中的至少一种），通过配制好相应的溶液一步共沉淀，经一次烧结后得到硅和掺杂金属元素共掺杂的三元正极材料内核。然后在饱和硅酸盐溶液中进行清洗脱碱的同时进行各种金属元素的沉淀实现包覆，达到脱碱和包覆的双重效果，整个掺杂和包覆过程都在溶液中进行，省去了繁琐的磨料和混料操作。同时，通过上述的掺杂和包覆方法，使硅酸盐稳定正极一次颗粒间的晶界，且脱水后的硅酸盐（例如硅酸锂）在干燥过程中可以自动生成一层较好的保护膜；饱和硅酸盐溶液对材料中的硅酸盐反溶解有抑制作用，如此引入硅酸盐的掺杂和包覆进一步起到了稳定材料结构和增强包覆效果的作用。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

本实施例提供一种三元正极材料的掺杂和包覆方法，包括以下步骤：

① 前驱体合成：按照摩尔比8:1:1先称取可溶性镍盐、可溶性钴盐和可溶性锰盐配制成镍钴锰三元混合液A（混合溶液A中总的金属阳离子浓度为0.6mol/L）；配制10g/L的氯化锆溶液B，该溶液B的中氯化锆占一烧物料H的总质量的0.2%；配制0.5mol/L的硅酸钠溶液C，该溶液C中的硅酸钠占一烧物料H的总质量的0.2%；

然后配制5mol/L碱液D（具体为氢氧化钠溶液）和8mol/L的氨水溶液E，

将混合液A、溶液B和溶液C混合，得到混合体系，然后向该混合体系中同步加入碱液D和溶液E，反应合成三元811前驱体，合成完成后洗涤、脱水、干燥得到前驱体成品F，粒度9.8um。

② 一次混料烧结：称取一定量的该前驱体成品F和氢氧化锂G进行高混机混料，前驱体成品F与氢氧化锂以摩尔比1:1.05的比例充分混合，氧气气氛下，在750℃的温度下煅烧15h，得到一烧物料H。

③ 脱碱包覆：将一烧物料H放置于三合一洗涤机中，加入适量的纯水配置的饱和硅酸锂溶液，液固比2:1，搅拌洗涤30min，过程中不断滴加10g/L的硫酸锆溶液进行沉淀包覆，该硫酸锆溶液中的硫酸锆占一烧物料H的总质量的0.1%，然后通入氮气迅速脱水，脱水后确认水分含量小于5wt%。

④ 预干燥：采用双锥干燥器在150℃下预先干燥5h，干燥完成后装入匣钵准备进行二次烧结。

⑤ 包覆二次烧结：称取一定量的初步干燥后样品，氧气气氛下在700℃的温度下煅烧8h，得到二烧物料I。

实施例2

本实施例提供一种三元正极材料的掺杂和包覆方法，包括以下步骤：

① 前驱体合成：按照摩尔比83:11:6先称取可溶性镍盐、可溶性钴盐和可溶性锰盐配制成镍钴锰三元混合液A（混合溶液A中总的金属阳离子浓度为0.5mol/L）；配制20g/L硝酸钛溶液B，该溶液B中的硝酸钛占一烧物料H总质量的0.15%；配制0.8mol/L的硅酸钠溶液C，该溶液C中的硅酸钠占一烧物料H的总质量的0.25%；

然后配制7mol/L碱液D（具体为氢氧化钠溶液）和10mol/L的氨水溶液E，

将混合液A、溶液B和溶液C混合，得到混合体系，然后向该混合体系中同步加入碱液D和溶液E，反应合成三元83前驱体，合成完成后洗涤、脱水、干燥得到前驱体成品F，粒度约9.5um。

② 一次混料烧结：称取一定量的该前驱体成品F和氢氧化锂G进行高混机混料，前驱体与氢氧化锂以摩尔比1:1.04的比例充分混合，氧气气氛下，在730℃的温度下煅烧12h，得到一烧物料H。

③ 脱碱包覆：将一烧物料H放置于三合一洗涤机中，加入适量的纯水配置的饱和硅酸锂溶液，液固比2:1，搅拌洗涤40min，过程中不断滴加20g/L硝酸锆溶液进行沉淀包覆，该硝酸锆溶液中的硝酸锆占一烧物料H的总质量的0.2%，然后通入氮气迅速脱水，脱水后确认水分含量小于5wt%。

④ 预干燥：采用双锥干燥器在180℃下预先干燥5h，干燥完成后装入匣钵准备进行二次烧结。

⑤ 包覆二次烧结：称取一定量的初步干燥后样品，氧气气氛下在550℃的温度下煅烧9h，得到二烧物料I。

实施例3

① 前驱体合成：按照摩尔比88:9:3先称取可溶性镍盐、可溶性钴盐和可溶性锰盐配制成镍钴锰三元混合液A（混合溶液A中总的金属阳离子浓度为0.8mol/L）；配制30g/L硫酸铝溶液B，该溶液B中的硫酸铝占一烧物料H的总质量的0.15%；配制0.1mol/L的硅酸锂溶液C，该溶液C中的硅酸锂占一烧物料H的总质量的0.1%；

然后配制4mol/L碱液D（具体为氢氧化钠溶液）和8mol/L的氨水溶液E，

将混合液A、溶液B和溶液C混合，得到混合体系，然后向该混合体系中同步加入碱液D和溶液E，反应合成三元88前驱体，合成完成后洗涤、脱水、干燥得到前驱体成品F，粒度约9.5um。

② 一次混料烧结：称取一定量的该前驱体成品F和氢氧化锂G进行高混机混料，前驱体与氢氧化锂以摩尔比1:1.03的比例充分混合，氧气气氛下，在700℃的温度下煅烧12h，得到一烧物料H。

③ 脱碱包覆：将一烧物料H放置于三合一洗涤机中，加入适量的纯水配置的饱和硅酸锂溶液，液固比3:1，搅拌洗涤50min，过程中不断滴加30g/L氯化锆溶液进行沉淀包覆，该氯化锆溶液中的氯化锆占一烧物料H的总质量的0.15%，然后通入氮气迅速脱水，脱水后确认水分含量小于5wt%。

④ 预干燥：采用双锥干燥器在170℃下预先干燥6h，干燥完成后装入匣钵准备进行二次烧结。

⑤ 包覆二次烧结：称取一定量的初步干燥后样品，氧气气氛下在600℃的温度下煅烧6h，得到二烧物料I。

实施例4

本实施例提供一种三元正极材料的掺杂和包覆方法，包括以下步骤：

① 前驱体合成：按照摩尔比8:1:1先称取可溶性镍盐、可溶性钴盐和可溶性锰盐配制成镍钴锰三元混合液A（混合溶液A中总的金属阳离子浓度为0.6mol/L）；配制20g/L的氯化锆溶液B，该溶液B的中氯化锆占一烧物料H的总质量的0.1%；配制0.5mol/L的硅酸锂溶液C，该溶液C中的硅酸锂占一烧物料H的总质量的0.3%；

然后配制7mol/L碱液D（具体为氢氧化钠溶液）和9mol/L的氨水溶液E，

将混合液A、溶液B和溶液C混合，得到混合体系，然后向该混合体系中同步加入碱液D和溶液E，反应合成三元811前驱体，合成完成后洗涤、脱水、干燥得到前驱体成品F，粒度10um。

② 一次混料烧结：称取一定量的该前驱体成品F和氢氧化锂G进行高混机混料，前驱体成品F与氢氧化锂以摩尔比1:1.03的比例充分混合，氧气气氛下，在800℃的温度下煅烧10h，得到一烧物料H。

③ 脱碱包覆：将一烧物料H放置于三合一洗涤机中，加入适量的纯水配置的饱和硅酸锂溶液，液固比2:1，搅拌洗涤30min，过程中不断滴加25g/L的硫酸镁溶液进行沉淀包覆，该硫酸镁溶液中的硫酸锆占一烧物料H的总质量的0.25%，然后通入氮气迅速脱水，脱水后确认水分含量小于5wt%。

④ 预干燥：采用双锥干燥器在165℃下预先干燥8h，干燥完成后装入匣钵准备进行二次烧结。

⑤ 包覆二次烧结：称取一定量的初步干燥后样品，氧气气氛下在500℃的温度下煅烧10h，得到二烧物料I。

实施例5

与实施例1的区别在于，步骤①溶液C中的硅酸钠占一烧物料H的总质量的0.02%。

实施例6

与实施例1的区别在于，步骤①溶液C中的硅酸钠占一烧物料H的总质量的1%。

对比例1

与实施例1的区别在于，步骤①未添加硅酸钠。

对比例2

与实施例1的区别在于，未进行步骤③脱碱包覆，而仅进行水洗。

测试部分：

采用各个实施例和对比例制备得到的正极材料制备成正极片，并组装成全电软包进行电化学性能测试，其中，负极活性物质为石墨，结果参见表1。具体的：

放电容量测试：在25℃条件下，充电倍率为0.33C，放电倍率为0.33C。

循环测试：在25℃条件下，充电倍率0.5C，放电倍率1C，测试循环600周之后的容量保持率。

表1

	放电容量（mAh/g）	首效（%）	25℃，循环600周容量保持率（%）
				实施例1	200	89.6	97.9
实施例2	202	88.7	96.5
				实施例3	205	89.5	96.2
实施例4	204	89.3	96.6
				实施例5	201	89.2	94.2
实施例6	198	87.4	98.5
				对比例1	201.2	89.0	94.0
对比例2	201.3	89.1	200周产气严重无法继续

分析：

通过实施例1与实施例5-6的对比可知，掺杂阶段硅酸盐的添加量会影响掺杂效果，进而影响三元正极材料的电化学性能，若硅酸盐使用量过少，会导致循环性能下降，产气增大，首效降低；若硅酸盐使用量过多，会导致容量下降，首效下降。

通过实施例1与对比例1的对比可知，若仅采用金属进行掺杂而未采用硅酸盐进行掺杂，会导致循环变差，产气增大，首效降低。

通过实施例1与对比例2的对比可知，本发明通过脱碱包覆代替常规的水洗，有利于提高循环稳定性，降低产气。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种三元正极材料的掺杂和包覆方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）采用硅酸盐、掺杂金属源、镍源、钴源和锰源，一步共沉淀法制备三元正极材料前驱体，一次烧结，得到硅和掺杂金属元素共掺杂的三元正极材料内核；

（2）采用硅酸盐的饱和溶液作为底液，硅酸盐的饱和盐溶液中的硅酸盐为硅酸锂，对所述的三元正极材料内核进行清洗，清洗过程中加入金属盐进行沉淀包覆，金属盐以金属盐溶液的形式加入，浓度为10g/L~50g/L，脱水后二次烧结，得到掺杂包覆后的三元正极材料；

步骤（1）所述硅酸盐的使用量占所述三元正极材料内核总质量的0.05%~0.5%，步骤（1）所述掺杂金属源中的掺杂金属选自钙、镁、铝、钛、钨、锆和钪中的至少一种，步骤（1）所述掺杂金属源的使用量占所述三元正极材料内核总质量的0.05%~0.5%；

步骤（2）所述清洗的步骤中，金属盐中的金属元素包括锆、钛、铝、钨、镁、钪、钒、钙、锶、钡、镓和铟中的至少一种，步骤（2）所述清洗的步骤中，金属盐的使用量占所述三元正极材料内核总质量的0.05%~0.5%。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述硅酸盐包括硅酸钠和硅酸锂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述一次烧结的温度为650℃~850℃，所述一次烧结的时间为10h~20h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述清洗的步骤包括：采用硅酸盐饱和溶液作为底液，将所述的三元正极材料内核与所述的底液混合，液固比为1:1~5:1，混合时间为20min~60min，混合过程中不断向所述底液中滴加浓度为10g/L~50g/L的金属盐溶液进行沉淀包覆。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述脱水后二次烧结前还进行预干燥的步骤，所述预干燥的温度为150℃~220℃，所述预干燥的时间为3h~12h，所述预干燥至物料含水量小于0.05wt%。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述二次烧结的气氛为含氧气氛，所述二次烧结的温度为400℃~700℃，所述二次烧结的时间为2h~15h。

7.一种采用权利要求1-6任一项所述的方法制备得到的三元正极材料，其特征在于，所述三元正极材料包括硅和掺杂金属元素共掺杂的三元正极材料内核，以及包覆于所述内核表面的金属氧化物。

8.一种锂离子电池，包括正极、负极和隔膜，其特征在于，所述正极采用权利要求7所述的三元正极材料。