CN114914409A - 正极材料颗粒结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种正极材料颗粒结构及其制造方法。首先，提供组配形成一核心层的一前驱物。前驱物至少包括镍、钴以及锰。再者，提供一金属盐以及一锂离子化合物。金属盐中至少包括钾、铝以及硫。然后，将金属盐、锂离子化合物以及前驱物混合，形成一混合物。最后，将混合物进行一热处理步骤，反应形成包括核心层、一第一包覆层以及一第二包覆层的正极材料颗粒结构。核心层包括钾、铝以及一Li‑M‑O系材料。第一包覆层包覆于核心层上，第二包覆层包覆于第一包覆层上。第一包覆层包括钾以及铝，且第一包覆层的钾含量高于核心层的钾含量。该第二包覆层包括硫。

Description

正极材料颗粒结构及其制造方法
技术领域
本发明是关于一种二次电池的正极材料，尤指一种提升电压与循环寿命的正极材料颗粒结构及其制造方法。
背景技术
近年来，随着科技的进步以及环保意识的抬头，对于可重复使用的二次电池的需求量与日俱增。应用二次电池的常见设备包括：智慧型手机、笔记型电脑、数位相机、电动汽车等。而为了因应微型化以及日趋复杂的功能需求，这些设备对于所采用的二次电池必须有一定的性能要求。
在众多二次电池类型中，锂离子电池具有高能量密度、高工作电压、长循环寿命等优点，是目前相当热门，也极具发展潜力的选择。然而，在充放电的过程中，锂离子电池的正极材料表面容易与电解液产生反应，从而导致电压与循环寿命等性能下降，对电池的性能表现有着负面的影响。
因此，如何发展一种提升电压与循环寿命的正极材料颗粒结构及其制造方法，实为本技术领域亟欲解决的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提升电容量与循环寿命的正极材料颗粒结构及其制造方法。正极材料颗粒结构具有至少二包覆层，且相异层之间具有不同的元素组成。其中至少二包覆层例如为内层的第一包覆层以及外层的第二包覆层。例如内层的第一包覆层中包含有钾以及铝等成份，利于锂离子的迁移，而例如外层的第二包覆层中包含有硫，可于充放电过程中防止正极材料与电解液产生反应，从而达成提升循环寿命、电容量以及稳定度等性能的目的。
本发明另一目的为提供一种提升电压与循环寿命的正极材料颗粒结构及其制造方法。通过将例如包括钾、铝、硫的金属盐以及例如锂离子化合物混合添加于例如包括镍、钴、锰的前驱物中，可于热处理后形成一具有至少二包覆层的正极材料颗粒结构。其中至少二包覆层可透过例如X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)与飞行时间二次离子质谱仪(Time-of-flight secondary ion mass spectrometer,TOF-SIMS)进行分析而知悉包覆组成及包覆厚度。由于至少二包覆层具有不同的组成成份，例如分别包含有例如钾、铝、硫等成份，有助于同时达成提升锂离子的迁移、并防止正极材料与二次电池中的电解液于充放电过程中产生反应等效能。
本发明再一目的为提供一种提升电压与循环寿命的正极材料颗粒结构及其制造方法。利用例如一特定范围比例的明矾添加于前驱物中，并透过例如两步骤的热处理，形成一具有至少二包覆层的正极材料颗粒结构，且该正极材料结构的阳离子错位程度小，具有良好的层状结构。其制程简单，成本低廉，有助于提升正极材料颗粒的产品竞争力。
为达上述目的，本发明提供一种正极材料颗粒结构，包括：一核心层、一第一包覆层以及一第二包覆层。第一包覆层包覆于核心层上。第二包覆层包覆于第一包覆层上。核心层包括钾以及铝。第一包覆层中包括钾以及铝，且第一包覆层中的钾含量高于核心层的钾含量。第二包覆层中包括硫。核心层以及第一包覆层中的钾以及铝有利于锂离子的迁移，藉以提升电池的电容量表现。第二包覆层中的硫则可防止正极材料颗粒结构与电解液产生反应，提升电池循环寿命与稳定度。
于一实施例中，核心层为一Li-M-O系材料，其中M选自镍、钴、锰、镁、钛、铝、锡、铬、钒、钼，以及其组合。
于一实施例中，Li-M-O系材料为一锂镍钴锰酸锂。
于一实施例中，正极材料颗粒结构的粒径范围介于3μm至10μm之间。
于一实施例中，正极材料颗粒结构中钾的摩尔百分率范围介于0.01mol％至0.2mol％之间，铝的摩尔百分率范围介于0.01mol％至0.2mol％之间。
于一实施例中，第一包覆层具有一第一厚度，第二包覆层具有一第二厚度，其中第一厚度大于第二厚度。
于一实施例中，第一厚度的厚度范围介于12nm至70nm之间，，第二厚度的厚度范围介于1nm至3nm之间，且第一厚度的厚度范围以及第二厚度的厚度范围可透过X射线光电子能谱仪(XPS)以及飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)分析结果得知。
为达前述目的，本发明另提供一种正极材料颗粒结构的制造方法，包括步骤：(a)提供一前驱物，其中前驱物组配形成一核心层，且前驱物至少包括镍、钴以及锰；(b)提供一金属盐以及一锂离子化合物，其中金属盐中至少包括钾、铝以及硫；(c)将金属盐、锂离子化合物与前驱物混合，形成一混合物；以及(d)将混合物进行一热处理步骤，反应形成一正极材料颗粒结构，其中正极材料颗粒结构包括一核心层、一第一包覆层以及一第二包覆层，其中第一包覆层包覆于核心层上，第二包覆层包覆于第一包覆层上，其中第一包覆层包括钾以及铝，且第二包覆层中包括硫。
于一实施例中，核心层包括一Li-M-O系材料，其中M选自镍、钴、锰、镁、钛、铝、锡、铬、钒、钼及其组合。
于一实施例中，Li-M-O系材料为一锂镍钴锰酸锂。
于一实施例中，正极材料颗粒结构的粒径范围介于3μm至10μm之间。
于一实施例中，正极材料颗粒结构中钾的摩尔百分率范围介于0.01mol％至0.2mol％之间，铝的摩尔百分率范围介于0.01mol％至0.2mol％之间。
于一实施例中，第一包覆层具有一第一厚度，第二包覆层具有一第二厚度，其中第一厚度大于第二厚度。
于一实施例中，第一厚度的厚度范围介于12nm至70nm之间，第二厚度的厚度范围介于1nm至3nm之间，且第一厚度的厚度范围以及第二厚度的厚度范围可透过X射线光电子能谱仪(XPS)以及飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)分析结果得知。
于一实施例中，前驱物由一第一水溶液以及一第二水溶液共沉淀形成，其中第一水溶液至少包括镍、钴、锰，第二水溶液至少包括草酸。
于一实施例中，步骤(b)更包括步骤：(b1)将金属盐以及离子化合物共溶于水中，形成一第三水溶液。
于一实施例中，金属盐相对前驱物的重量百分比范围介于0.1wt％至2wt％之间。
于一实施例中，热处理步骤包括一持温步骤，且持温步骤的温度不小于700℃，以使正极材料颗粒结构的晶格排列为层状结构。
于一实施例中，热处理步骤更包括一第一热处理步骤以及一第二热处理步骤，其中第二热处理步骤的最高温度大于第一热处理步骤的最高温度，以使正极材料颗粒结构的晶格排列为较佳的层状结构。
于一实施例中，金属盐为明矾。
附图说明
图1为本发明正极材料颗粒结构的结构示意图。
图2A至图2C为本发明正极材料颗粒结构的SEM图
图3为本发明正极材料颗粒结构制造方法的流程图。
图4A为本发明一实施例第一热处理步骤的温度时间变化曲线图。
图4B为本发明一实施例第二热处理步骤的温度时间变化曲线图。
图5A至图5C为本发明实例二以及实例三的XPS图。
图6A为本发明实例二以及实例三的钾元素TOF-SIMS图。
图6B为本发明实例二以及实例三的铝元素TOF-SIMS图。
图7A至图7B为无添加明矾的对照组与本发明实例一、实例二、实例三于不同充放电速率下的充放电测试结果。
图8A至图8B为无添加明矾的对照组与本发明实例一、实例二、实例三于一充放电速率、电压以及温度条件下的电容量测试结果。
图9A至图9B为无添加明矾的对照组与本发明实例一、实例二、实例三于另一充放电速率、电压以及温度条件下的电容量测试结果。
图10A至图10B为无添加明矾的对照组与本发明实例一、实例二、实例三于再一充放电速率、电压以及温度条件下的电容量测试结果。
【符号说明】
1：正极材料颗粒结构
10：核心层
20：第一包覆层
30：第二包覆层
H1：第一厚度
H2：第二厚度
S1、S2、S3、S4：步骤
具体实施方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用于限制本发明。
图1为本发明正极材料颗粒结构的结构示意图。正极材料颗粒结构1包括：一核心层10、一第一包覆层20以及一第二包覆层30。第一包覆层20包覆于核心层10上。第二包覆层30包覆于第一包覆层20上。核心层10包括钾以及铝。第一包覆层20中包括钾以及铝，且第一包覆层20中的钾含量高于该核心层10的钾含量。第二包覆层30中包括硫。核心层10以及第一包覆层20中的钾以及铝利于锂离子的迁移，藉以提升电池的电容量表现。第二包覆层30中的硫可防止正极材料颗粒结构与电解液产生反应，提升电池循环寿命与稳定度。
图2A至图2C为本发明正极材料颗粒结构的SEM图。于本实施例中，正极材料颗粒结构1为一Li-M-O系材料，其中M选自镍、钴、锰、镁、钛、铝、锡、铬、钒、钼及其组合，例如一镍钴锰酸锂，化学式表示为LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z＝1，且0<x<1，0<y<1，0<z<1。较佳为一镍含量较高的锂镍钴锰酸锂，例如一镍、钴、锰摩尔数比为8:1:1的锂镍钴锰氧化物，化学式表示为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2。将正极材料颗粒结构1透过扫描式电子显微镜(Scanning electronmicroscope,SEM)进行观察的结果如图2A至图2C所示，可得知正极材料颗粒结构1的粒径范围介于3μm至10μm之间。于本实施例中，正极材料颗粒结构1中钾之摩尔百分率范围介于0.01mol％至0.2mol％之间，铝的摩尔百分率范围介于0.01mol％至0.2mol％之间。
于本实施例中，第一包覆层20具有一第一厚度H1，第二包覆层30具有一第二厚度H2，其中第一厚度H1大于第二厚度H2。第一厚度H1的厚度范围介于12nm至70nm之间，第二厚度H2的厚度范围介于1nm至3nm之间。第一厚度H1以及第二厚度H2的厚度范围可透过例如X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)的表面分析以及例如飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)的纵深分析结果得知。值得注意的是，任何可进行表面及纵深分析的检测仪器均可适用，例如欧杰电子能谱仪(Auger electron spectroscopy,AES)，本发明并不限于此。
根据前述正极材料颗粒结构1，本发明另提供一种正极材料颗粒结构1的制造方法。图3为本发明正极材料颗粒结构的制造方法流程图。首先，如步骤S1所示，提供一前驱物，组配形成正极材料颗粒结构1的核心层10。以形成镍钴锰酸锂材料为例，前驱物至少包括镍、钴以及锰。当然，本发明并不以此为限。于本实施例中，前驱物可例如由一第一水溶液以及一第二水溶液共沉淀形成。第一水溶液至少包括镍、钴、锰，可例如为一由硫酸镍(NiSO4)水溶液、硫酸钴(NiSO4)水溶液、硫酸锰(NiSO4)水溶液混合而成的水溶液。第二水溶液至少包括草酸(H2C2O4)，可例如为一由草酸水溶液、氢氧化钠水溶液、氨水混合而成的水溶液。
再者，如步骤S2所示，提供一金属盐以及一锂离子化合物。于本实施例中，金属盐的组成元素至少包括钾、铝以及硫，可例如为明矾(KAl(SO4)2)。锂离子化合物可例如为一水合氢氧化锂(LiOH·H2O)。
其后，如步骤S3所示，将金属盐、锂离子化合物与前驱物混合，形成一混合物。于本实施例中，金属盐以及锂离子化合物于与前驱物混合前，更可例如预先共溶于水中，形成一第三水溶液，以利于均匀混合。于本实施例中，金属盐相对前驱物的重量百分比范围介于0.1wt％至2wt％之间。
最后，如步骤S4所示，将混合物进行一例如为锻烧的热处理步骤，反应形成一正极材料颗粒结构1。于本实施例中，热处理步骤更包括一持温步骤以及一降温步骤，且持温步骤的温度不小于700℃。将温度稳定维持于例如700℃，可使正极材料颗粒结构1的晶格排列形成良好的层状结构，降温步骤则利于降低正极材料颗粒结构1中氧缺陷的产生，提升电池的性能。于本实施例中，热处理步骤更例如包括一第一热处理步骤以及一第二热处理步骤，且第二热处理步骤的最高温度大于第一热处理步骤的最高温度。第一热处理步骤的最高温度可例如为775℃，第二热处理步骤的最高温度可例如为700℃。通过两步骤的高温锻烧，可使正极材料颗粒结构1的阳离子错位情形减少，并使晶格形成较佳的层状排列结构，进一步提升电池的性能。
以下通过实例加以详细说明本发明的制程与效果。
实例一：
将一第一水溶液与一第二水溶液混合进行共沉淀，形成一前驱物。第一水溶液为一包括金属离子的水溶液，由0.24M的六水合硫酸镍(NiSO4·6H2O)水溶液、0.03M的七水合硫酸钴(CoSO4·7H2O)水溶液以及0.03M的一水合硫酸锰(MnSO4·H2O)水溶液所混合而成。第二水溶液为一包括草酸的水溶液，由0.33M的草酸(H2C2O4)水溶液、0.3M的氢氧化钠(NaOH)水溶液以及0.075M的氨水(NH4OH)水溶液所混合而成；形成的前驱物为Ni0.8Co0.1Mn0.1C2O4·2H2O。
将一至少包括钾、铝以及硫的金属盐、一锂离子化合物以及一前驱物共溶于水中，形成第三水溶液。金属盐为明矾(KAl(SO4)2)，离子化合物为一水合氢氧化锂(LiOH·H2O)。明矾相对于前驱物的重量百分比为0.3wt％。
图4A为本发明一实施例第一热处理步骤的温度时间变化曲线图。图4B为本发明一实施例第二热处理步骤的温度时间变化曲线图。将第三水溶液与前驱物混合，形成一混合物。将混合物研磨后，进行第一次锻烧。第一次锻烧的温度时间变化曲线如图4A所示，起始温度自室温(25℃)开始，以1.94℃/min的加热速率维持1小时20分钟，到达180℃，以去除混合物表面残留的水分；再以0.17℃/min的加热速率维持7小时，到达250℃，以去除水合物的结晶水；再以0.14℃/min的加热速率维持12小时，到达350℃，以使草酸根裂解，并使混合物氧化；再以0.4℃/min的加热速率维持6小时15分钟，到达500℃，以使使氢氧化锂融化；再以2.22℃/min的加热速率维持1小时30分钟，到达700℃，以使锂离子嵌入晶格结构中；最后于700℃持温12小时，以使晶格排列为层状结构。取出经第一次锻烧处理过的混合物，于研磨过筛后进行第二次锻烧。第二次锻烧的温度时间变化曲线如图4B所示，起始温度自室温(25℃)开始，以每分钟5℃的加热速率维持2.5小时，到达775℃；再于775℃持温20小时，以使晶格排列为较佳的层状结构；最后，以每分钟-0.78℃的加热速率维持8小时，到达400℃，以降低晶格结构中氧缺陷的产生。将经第二次锻烧处理过的混合物取出，进行研磨过筛，即得具有多相异元素组成层的正极材料颗粒结构。透过两步骤的锻烧，正极材料颗粒结构的阳离子错位情形减少，且具有良好的层状排列结构。
实例二：
实例二与实例一的制程大致相同，惟明矾相对于前驱物的重量百分比为0.5wt％。
实例三：
实例三与实例一的制程大致相同，惟明矾相对于前驱物的重量百分比为1wt％。
图5A至图5C为本发明实例二以及实例三的XPS图。将实例二以及实例三透过X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)进行表面分析，可分别得到图5A、图5B以及图5C。于图5A、图5B以及图5C中，可分别看出于钾、铝以及硫的结合能区间有明显峰值。由此可知，明矾(KAl(SO4)2)组成元素中的钾、铝以及硫均留在正极材料颗粒结构上。
图6A为本发明实例二以及实例三的钾元素TOF-SIMS图。图6B为本发明实例二以及实例三的铝元素TOF-SIMS图。将实例二以及实例三透过飞行时间二次离子质谱仪(Time-of-flight secondary ion mass spectrometer,TOF-SIMS)进行纵深分析，于溅射深度300纳米内，有钾元素以及铝元素的讯号，分别如图6A以及图6B所示，而硫元素则无明显的讯号。与前述XPS的分析结果结合可知，硫元素存在于正极材料颗粒结构表面深度约1纳米至3纳米处，钾元素以及铝元素则掺杂进入正极材料颗粒结构内部。此外，根据图6A，正极材料颗粒结构于靠近表面处的钾元素掺杂浓度高于内部，且钾元素掺杂浓度较高部分的厚度介于30纳米至70纳米之间。根据图6B，铝元素于不同深度的掺杂浓度大致相同。
图7A至图7B为无添加明矾的对照组与本发明实例一、实例二、实例三依序于0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、5C、0.1C的充放电速率下，各进行5次循环的电容量测试结果。本测试是以正极材料颗粒结构制成的钮扣电池进行。钮扣电池的电极是以正极材料颗粒、导电碳黑以及聚偏二氟乙烯(PVDF)以8:1:1的比例混合制成。电解液包含1.2M的六氟磷酸锂(LiPF6)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)以及4wt％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)。测试温度为室温(25℃)，测试电位区间为2.8V-4.3V。由图中可看出，实例一、实例二以及实例三于高充放电速率下的电容量与电容量保存率均明显高于无添加明矾的对照组，其中尤以添加0.5wt％明矾的实例二表现最佳。
图8A至图8B为无添加明矾的对照组与本发明实例一、实例二、实例三于0.3C充放电速率、电压区间2.8V-4.3V以及室温(25℃)条件下的电容量测试结果。下表一为测试结果比较。本测试是以正极材料颗粒结构制成的钮扣电池进行，其组成与上述相同，于此不赘述。如图8A所示，于循环次数较高时，实例一、实例二以及实例三的电容量均高于无添加明矾的对照组，尤以实例二表现最佳。如图8B所示，于循环次数较高时，实例一、实例二以及实例三的电容量保存率均高于无添加明矾的对照组，尤以实例二表现最佳。如下表一所示，于第100次循环时，无添加明矾的电容量为143mAh/g，电容量保存率79％；反观实例二于第100次循环时的电容量则为162mAh/g，电容量保存率86％。由此可知，本发明的正极材料颗粒结构通过利于锂离子的迁移，包含钾以及铝的内层，以及可防止正极材料与电解液产生反应，包含硫的外层，达成提升循环寿命、电容量以及稳定度等性能的目的。
表一
Figure BDA0003326247830000091
图9A至图9B是无添加明矾的对照组与本发明实例一、实例二、实例三于0.5C充放电速率、电压区间2.8V-4.3V以及55℃温度条件下的电容量测试结果。下表二为测试结果比较。本测试是以正极材料颗粒结构制成的钮扣电池进行，其组成与上述相同，于此不赘述。如图9A所示，于循环次数较低时，实例一、实例二以及实例三的电容量相近，惟均明显高于无添加明矾的对照组。于循环次数较高时，则以实例二的电容量表现最佳。值得注意的是，实例一、实例二以及实例三的电容量于本次测试中均明显高于无添加明矾的对照组。如图9B所示，于循环次数较高时，实例一、实例二以及实例三的电容量保存率均明显高于无添加明矾的对照组，尤以实例二表现最佳。如下表二所示，于第100次循环时，无添加明矾的电容量为142mAh/g，电容量保存率75％；反观实例二于第100次循环时的电容量则为172mAh/g，电容量保存率87％。由此可知，本发明的正极材料颗粒结构通过利于锂离子的迁移，包含钾以及铝的内层，以及可防止正极材料与电解液产生反应，包含硫的外层，达成于充放电速率及温度较高时提升循环寿命、电容量以及稳定度等性能的目的。
表二
Figure BDA0003326247830000101
图10A至图10B为无添加明矾的对照组与本发明实例一、实例二、实例三于0.3C充放电速率、电压区间2.8V-4.5V以及室温(25℃)条件下的电容量测试结果。下表三为测试结果比较。本测试是以正极材料颗粒结构制成的钮扣电池进行，其组成与上述相同，于此不赘述。如图10A所示，于循环次数较高时，实例一、实例二以及实例三的电容量均高于无添加明矾的对照组，尤以实例二表现最佳。如图10B所示，于循环次数较高时，实例一、实例二以及实例三的电容量保存率均明显高于无添加明矾的对照组，尤以实例二表现最佳。如下表三所示，于第100次循环时，无添加明矾的电容量为119mAh/g，电容量保存率66％；反观实例二于第100次循环时的电容量则为151mAh/g，电容量保存率82％。由此可知，本发明的正极材料颗粒结构通过利于锂离子的迁移的包含钾以及铝的内层，以及可防止正极材料与电解液产生反应的包含硫的外层，达成于截止电压较高时提升循环寿命、电容量以及稳定度等性能的目的。
表三
Figure BDA0003326247830000102
Figure BDA0003326247830000111
由以上测试可以得知，具有多相异元素组成层的正极材料颗粒结构可增加电池的循环寿命、初始电容量以及电容量保存率等性能表现。值得注意的是，于高温、较高充放电速率以及较高截止电压的条件下，性能表现差距更为明显。若比较第100次循环时的数据，则实例二较无添加明矾的对照组提升19-32mAh/g的电容量以及7-12％的电容量保存率。当前最佳条件为实例二，即明矾相对于前驱物的重量百分比为0.5wt％。
综上所述，本发明提供一种提升电容量与循环寿命的正极材料颗粒结构及其制造方法。正极材料颗粒结构具有至少二包覆层，且相异层之间具有不同的元素组成。其中至少二包覆层例如为内层的第一包覆层以及外层的第二包覆层。例如内层的第一包覆层中包含有钾以及铝等成份，利于锂离子的迁移，而例如外层的第二包覆层中包含有硫，可于充放电过程中防止正极材料与电解液产生反应，从而达成提升循环寿命、电容量以及稳定度等性能的目的。正极材料颗粒结构的制造方法通过将例如包括钾、铝、硫的金属盐以及例如锂离子化合物混合添加于例如包括镍、钴、锰的前驱物中，可于热处理后形成一具有至少二包覆层的正极材料颗粒结构。其中至少二包覆层可透过例如X射线光电子能谱仪(X-rayphotoelectron spectroscopy,XPS)与飞行时间二次离子质谱仪(Time-of-flightsecondary ion mass spectrometer,TOF-SIMS)进行分析而知悉包覆组成及包覆厚度。由于至少二包覆层具有不同的组成成份，例如分别包含有例如钾、铝、硫等成份，有助于同时达成提升锂离子的迁移、并防止正极材料与二次电池中的电解液于充放电过程中产生反应等效能。本发明的正极材料颗粒结构的制造方法更利用例如一特定范围比例的明矾添加于前驱物中，并透过例如两步骤的热处理，形成一具有至少二包覆层的正极材料颗粒结构，且该正极材料结构的阳离子错位程度小，具有良好的层状结构。其制程简单，成本低廉，有助于提升正极材料颗粒的产品竞争力。
本发明得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (18)

1.一种正极材料颗粒结构的制造方法，包括步骤：
(a)提供一前驱物，其中该前驱物组配形成一核心层，且该前驱物至少包括镍、钴以及锰；
(b)提供一金属盐以及一锂离子化合物，其中该金属盐中至少包括钾、铝以及硫；
(c)将该金属盐、该锂离子化合物以及该前驱物混合，形成一混合物；以及
(d)将该混合物进行一热处理步骤，反应形成一正极材料颗粒结构，其中该正极材料颗粒结构包括该核心层、一第一包覆层以及一第二包覆层，其中该核心层包括钾、铝以及一Li-M-O系材料，其中M选自镍、钴、锰、镁、钛、铝、锡、铬、钒、钼及其组合，其中该第一包覆层包覆于该核心层上，该第二包覆层包覆于该第一包覆层上，其中该第一包覆层包括钾以及铝，且该第一包覆层的钾含量高于该核心层的钾含量，其中该第二包覆层包括硫。
2.如权利要求1所述的正极材料颗粒结构的制造方法，其中该Li-M-O系材料为一镍钴锰酸锂。
3.如权利要求1所述的正极材料颗粒结构的制造方法，其中该正极材料颗粒结构的粒径范围介于3μm至10μm之间。
4.如权利要求1所述的正极材料颗粒结构的制造方法，其中该正极材料颗粒结构中钾的摩尔百分率范围介于0.01mol％至0.2mol％之间，其中该正极材料颗粒结构中铝的摩尔百分率范围介于0.01mol％至0.2mol％之间。
5.如权利要求1所述的正极材料颗粒结构的制造方法，其中该第一包覆层具有一第一厚度，该第二包覆层具有一第二厚度，其中该第一厚度大于该第二厚度。
6.如权利要求5所述的正极材料颗粒结构的制造方法，其中该第一厚度的厚度范围介于12nm至70nm之间，该第二厚度的厚度范围介于1nm至3nm之间，且该第一厚度的厚度范围以及该第二厚度的厚度范围是透过一X射线光电子能谱仪以及一飞行时间二次离子质谱仪的分析结果得知。
7.如权利要求1所述的正极材料颗粒结构的制造方法，其中该前驱物是由一第一水溶液以及一第二水溶液共沉淀形成，其中该第一水溶液至少包括镍、钴、锰，其中该第二水溶液至少包括草酸。
8.如权利要求1所述的正极材料颗粒结构的制造方法，其中该步骤(b)更包括步骤：
(b1)将该金属盐以及该锂离子化合物共溶于水中，形成一第三水溶液。
9.如权利要求1所述的正极材料颗粒结构的制造方法，其中该金属盐相对于该前驱物的重量百分比范围介于0.1wt％至2wt％之间。
10.如权利要求1所述的正极材料颗粒结构的制造方法，其中该热处理步骤包括一持温步骤，且该持温步骤的温度不小于700℃。
11.如权利要求1所述的正极材料颗粒结构的制造方法，其中该热处理步骤更包括一第一热处理步骤以及一第二热处理步骤，其中该第二热处理步骤的最高温度大于第一热处理步骤的最高温度。
12.如权利要求1所述的正极材料颗粒结构的制造方法，其中该金属盐为一明矾。
13.一种正极材料颗粒结构，包括：
一核心层，其中该核心层包括钾、铝以及一Li-M-O系材料，其中M选自镍、钴、锰、镁、钛、铝、锡、铬、钒、钼及其组合；
一第一包覆层，包覆于该核心层上，其中该第一包覆层包括钾以及铝，且该第一包覆层的钾含量高于该核心层的钾含量；以及
一第二包覆层，包覆于该第一包覆层上，其中该第二包覆层包括硫。
14.如权利要求13所述的正极材料颗粒结构，其中该Li-M-O系材料为一镍钴锰酸锂。
15.如权利要求13所述的正极材料颗粒结构，其中该正极材料颗粒结构的粒径范围介于3μm至10μm之间。
16.如权利要求13所述的正极材料颗粒结构，其中该正极材料颗粒结构中钾的摩尔百分率范围介于0.01mol％至0.2mol％之间，其中该正极材料颗粒结构中铝的摩尔百分率范围介于0.01mol％至0.2mol％之间。
17.如权利要求13所述的正极材料颗粒结构，其中该第一包覆层具有一第一厚度，该第二包覆层具有一第二厚度，其中该第一厚度大于该第二厚度。
18.如权利要求17所述的正极材料颗粒结构，其中该第一厚度的厚度范围介于12nm至70nm之间，该第二厚度的厚度范围介于1nm至3nm之间，且该第一厚度的厚度范围以及该第二厚度的厚度范围是透过一X射线光电子能谱仪以及一飞行时间二次离子质谱仪分析结果得知。
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