【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，涉及一种电极材料，尤其涉及一种包覆改性电极材料及其应用。
技术介绍
1、磷酸锰铁锂材料(limn1-xfexpo4(0<x<1))具有原料丰富、成本低、比容量较高、对环境友好、无毒无害以及热稳定性良好等优点。但常规的磷酸锰铁锂材料的电子电导率较低，其充放电容量较低，且电池的倍率性能以及循环性能较差。
2、对此，一般采用碳包覆的方法提高其循环性能以及导电性，但常规的碳包覆层的改性效果并不理想，而且为了获得较高的放电容量，过多加入的碳也会降低电池的克容量。
3、因此，针对现有技术的不足，需要提供一种包覆改性电极材料，使其具有较高的克容量，并具有良好的循环性能以及倍率性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种包覆改性电极材料及其应用，所述包覆改性电极材料具有良好的高温存储性能以及循环性能。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种包覆改性电极材料，所述包覆改性电极材料包括电极活性材料，以及包覆电极活性材料的复合碳包覆层；
4、所述复合碳包覆层中的掺杂元素包括ca、mg、ba、bi、zr、y、sb或zn中的任意一种或至少两种的组合。
5、本专利技术在复合碳包覆层中添加掺杂元素，使包覆改性电极材料中的元素分布更为均匀，提升了所得包覆改性电极材料的高温存储性能与循环性能。
6、优选地，所述复合碳包覆层的厚度为100nm
7、本专利技术所述复合碳包覆层的厚度是指，复合碳包覆层的平均厚度。
8、优选地，所述复合碳包覆层中的掺杂元素的质量为复合碳包覆层的1000ppm至10000ppm，例如可以是2000ppm、3000ppm、4000ppm、5000ppm、6000ppm、7000ppm、8000ppm、9000ppm或10000ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
9、优选地，所述包覆改性电极材料中，mn元素与fe元素的摩尔比为1:1至3.5:1，例如可以是1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1或3.5:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
10、优选地，所述包覆改性电极材料中，富铁面积比为50％至60％，例如可以是550％、52％、54％、55％、56％或60％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
11、示例性的，本专利技术所述富铁面积比的测量方法包括：将fe的edx mapping图片转化为bmp格式，导入matlab软件中，利用mesh功能统计识别图片，当像素的亮度超过最亮像素的10％时，记为fe材料像素点；当像素的亮度超过最亮像素的60％时，记为fe有效像素点；fe有效像素点与fe材料像素点的比值为富铁面积比。
12、优选地，所述包覆改性电极材料中，富锰面积比为50％至60％，例如可以是550％、52％、54％、55％、56％或60％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
13、示例性的，本专利技术所述富锰面积比的测量方法包括：将mn的edx mapping图片转化为bmp格式，导入matlab软件中，利用mesh功能统计识别图片，当像素的亮度超过最亮像素的10％时，记为mn材料像素点；当像素的亮度超过最亮像素的60％时，记为fe有效像素点；mn有效像素点与mn材料像素点的比值为富铁面积比。
14、优选地，所述富铁面积比与富锰面积比的比值为0.95:1至1.05:1，例如可以是0.95:1、0.96:1、0.97:1、0.98:1、0.99:1、1:1、1.01:1、1.02:1、1.03:1、1.04:1或1.05:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
15、本专利技术提供的包覆改性电极材料使富铁面积比为40％至60％，富锰面积比为40％至60％，并使富铁面积比与富锰面积比的比值为0.95:1至1.05:1，包覆改性电极材料中的颗粒均匀性好，元素分布均一，有效减少了mn的偏析，抑制了mn元素的溶解。
16、优选地，所述电极活性材料中包括掺杂元素me。
17、所述me为nb、mo、in、ga、sn、ta、ce、la、sb或w中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括nb与mo的组合，in与ga的组合，sn与ta的组合，ce与la的组合，sb与w的组合，nb、in与sn的组合，ta、la与w的组合，mo、ga与ta的组合，sn、ce与la的组合，或nb、mo、in、ga、sn、ta、ce、la、sb与w的组合。
18、本专利技术通过可变化合价元素me的添加，利用me与o之间的较强键合提升了所得电极材料的结构稳定性。
19、优选地，所述掺杂元素me为nb、mo、in、ga、sn、ta、ce、la、sb或w中至少两种的组合。
20、作为优选技术方案，本专利技术中可变价态掺杂元素me为至少两种元素的组合，不同的掺杂元素在电极材料中产生不同的富集区，两种可变价态掺杂元素之间形成电荷互补的异质结；由于异质结处的电荷转移势垒较低，因此提高了所得包覆改性电极材料的电化学性能。
21、优选地，所述掺杂元素me的质量含量为电极活性材料的2000ppm至8000ppm，例如可以是2000ppm、3000ppm、4000ppm、5000ppm、6000ppm、7000ppm或8000ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
22、在本专利技术优选的电极活性材料中，通过变价元素me的添加，能够促进mn的变价，进而减少材料中mn3+的占比，有利于减少循环过程中晶体的结构坍塌，从而提高所得材料的循环稳定性。
23、示例性的，本专利技术第一方面所述包覆改性电极材料的制备方法包括如下步骤：
24、(1)按照配方量均匀混合电极活性材料的制备原料，然后进行第一烧结；
25、(2)第一烧结的产物与配方量的复合碳包覆层原料均匀混合，然后进行第二烧结，得到所述包覆改性电极材料；
26、所述第二烧结的温度高于所述第一烧结的温度。
27、制备本专利技术所述包覆改性电极材料时，在第二烧结时添加碳包覆层中的掺杂元素，并使第二烧结的温度高于第一烧结的温度，通过二次回火烧结以及包覆元素的渗透，使材料内部元素扩散更加均匀，提高了所述包覆改性电极材料的表面稳定性，抑制了mn元素的溶出，改善了所得包覆改性电极材料的高温存储性能与循环性能。
28、示例性的，本专利技术所述复合碳包覆层原料的碳源包括葡萄糖、蔗糖、果糖或纤维素中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种包覆改性电极材料，其特征在于，所述包覆改性电极材料包括电极活性材料，以及包覆电极活性材料的复合碳包覆层；
2.根据权利要求1所述的包覆改性电极材料，其特征在于，所述复合碳包覆层的厚度为100nm至800nm。
3.根据权利要求1或2所述的包覆改性电极材料，其特征在于，所述复合碳包覆层中的掺杂元素的质量为复合碳包覆层的1000ppm至10000ppm。
4.根据权利要求1至3任一项所述的包覆改性电极材料，其特征在于，所述包覆改性电极材料中，Mn元素与Fe元素的摩尔比为1:1至3.5:1。
5.根据权利要求1至4任一项所述的包覆改性电极材料，其特征在于，所述包覆改性电极材料满足条件(a)至(c)中的至少一种：
6.根据权利要求1至5任一项所述的包覆改性电极材料，其特征在于，所述电极活性材料中包括掺杂元素Me；
7.根据权利要求6所述的包覆改性电极材料，其特征在于，所述掺杂元素Me为Nb、Mo、In、Ga、Sn、Ta、Ce、La、Sb或W中至少两种的组合。
8.根据权利要求4至7任一项所述的包覆
9.一种正极，其特征在于，所述正极包括权利要求1至8任一项所述的包覆改性电极材料。
10.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括如权利要求9所述的正极。
...【技术特征摘要】
1.一种包覆改性电极材料，其特征在于，所述包覆改性电极材料包括电极活性材料，以及包覆电极活性材料的复合碳包覆层；
2.根据权利要求1所述的包覆改性电极材料，其特征在于，所述复合碳包覆层的厚度为100nm至800nm。
3.根据权利要求1或2所述的包覆改性电极材料，其特征在于，所述复合碳包覆层中的掺杂元素的质量为复合碳包覆层的1000ppm至10000ppm。
4.根据权利要求1至3任一项所述的包覆改性电极材料，其特征在于，所述包覆改性电极材料中，mn元素与fe元素的摩尔比为1:1至3.5:1。
5.根据权利要求1至4任一项所述的包覆改性电极材料，其特征在于，所述包覆改性电极材料满足条件...
【专利技术属性】
技术研发人员：莫方杰，
申请(专利权)人：远景动力技术江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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