【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料，具体而言，涉及一种镍锰酸锂尖晶石正极材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、尖晶石相的镍锰酸锂是一种有超高平台电压、理论容量和能量密度的锂电池正极，例如，其平台电压可以为4.7v，理论容量可以为147mah/g，能量密度可以≥650wh/kg。从能量密度和成本来看，该材料存在很大的市场潜力。此外，尖晶石结构的镍锰酸锂还具有热化学结构非常稳定，倍率性能良好的优势。但是，镍锰酸锂在循环存储方面情况较差，主要是因为充电时材料中ni元素被氧化到+4价，带有极高的脱锂电压和强电正性，会造成电解液分解，诱发一系列失效反应。
2、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种镍锰酸锂尖晶石正极材料及其制备方法与应用，以解决或改善上述技术问题。
2、本专利技术可这样实现：
3、第一方面，本专利技术提供一种镍锰酸锂尖晶石正极材料，该包括镍锰酸锂本体，镍锰酸锂本体的分子式为lixniymn2-yo4，其中，x＝0.8～1.2，y＝0.4～0.6；
4、镍锰酸锂本体中掺杂有掺杂元素，镍锰酸锂本体的表面形成有改性层，改性层的表面具有包覆层；
5、掺杂元素包括ta、nb、la、y、te、fe、ti、w、mo、ge和na中的至少两种；改性层中含有的改性元素包括mg、al、p、zr、cl和f中的至少两种；
6、包覆层中含有软质导电材料。
7、在可选的实施方式中，镍锰酸锂尖晶石还
8、特征一：镍锰酸锂尖晶石正极材料的dv10为1μm～4μm，dv50为4μm～8μm，dv90为6μm～20μm；
9、特征二：每种掺杂元素在镍锰酸锂尖晶石正极材料中的含量为500ppm～10000ppm；
10、特征三：每种改性元素在镍锰酸锂尖晶石正极材料中的含量为500ppm～50000ppm；
11、特征四：包覆层的质量为镍锰酸锂尖晶石正极材料的0.5％～5％；
12、特征五：镍锰酸锂尖晶石正极材料中与电解质直接接触的面积小于镍锰酸锂尖晶石正极材料总表面积的10％；
13、特征六：镍锰酸锂尖晶石正极材料的0.1c放电克容量不低于138mah/g。
14、第二方面，本专利技术提供一种如前述实施方式的镍锰酸锂尖晶石正极材料的制备方法，包括以下步骤：对掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体进行改性，以在掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体的表面形成改性层；于改性层的表面制备包覆层。
15、在可选的实施方式中，掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体的制备包括：将镍锰前驱体、锂源以及提供掺杂元素的掺杂剂混合，得到第一混合物；将第一混合物进行第一次烧结，得到掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体。
16、在可选的实施方式中，第一次烧结的温度为600℃～1000℃，和/或，第一次烧结的时间为5h～20h。
17、在可选的实施方式中，对掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体进行改性包括：将掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体与提供改性元素的改性剂混合，得到第二混合物；将第二混合物进行第二次烧结。
18、在可选的实施方式中，第二次烧结的温度为600℃～700℃，和/或，第二次烧结的时间为5h～10h。
19、在可选的实施方式中，先将掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体进行对辊粗破和气流破碎分级，得到破碎料；再将破碎料进行第二次烧结。
20、在可选的实施方式中，对辊粗破过程中，辊间距为1mm～3mm。
21、在可选的实施方式中，包覆层的制备包括：直接将具有改性层的掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体与包覆原料进行融合包覆，且包覆后不进行烧结和/或碳化。
22、在可选的实施方式中，包覆原料以半固态液体或高粘稠度液体形式进行融合包覆。
23、在可选的实施方式中，包覆原料为软质导电材料。
24、在可选的实施方式中，软质导电材料包括导电沥青和导电聚合物中的至少一种。
25、在可选的实施方式中，导电聚合物包括聚苯胺导电剂、聚吡咯导电剂和pedot:pss导电剂中的至少一种。
26、在可选的实施方式中，包覆原料的粒径小于或等于2μm。
27、在可选的实施方式中，融合包覆的温度为30℃～120℃，和/或，融合包覆于转速为1000rpm～5000rpm的条件下进行。
28、第三方面，本专利技术提供一种正极极片，该正极极片中的活性材料包括前述实施方式的镍锰酸锂尖晶石正极材料。
29、第四方面，本专利技术提供一种电池，该电池含有前述实施方式的正极极片。
30、本专利技术的有益效果包括：
31、本专利技术提供的镍锰酸锂尖晶石正极材料的制备方法以镍锰酸锂为本体，对镍锰酸锂本体掺杂掺杂元素，一方面有利于加强镍锰酸锂本体的单晶化形貌，起到改变体相以及提高材料内部晶格稳定性的作用，另一方面有利于降低三价锰的含量，此外，还有利于提高材料的导电性。对掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体进行表面改性以形成改性层，有利于提高镍锰酸锂本体的颗粒分散度，其中的p还有利于提高镍锰酸锂本体的放电容量和首效，促进(100)截面的出现。通过软质导电材料对改性层的表面进行包覆，能够达到彻底隔离正极和电解液的作用，进而让正极在满电存储时的高价态过渡金属避免接触电解液，从而缓解电解液的高电压分解，不仅能够有效隔绝电解液和正极材料的接触，缓解副反应的发生，而且还能够有效提高镍锰酸锂尖晶石正极材料的结构稳定性、导电性、首效、容量、高温循环容量保持率等性能。
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1.一种镍锰酸锂尖晶石正极材料，其特征在于，所述镍锰酸锂尖晶石正极材料包括镍锰酸锂本体，所述镍锰酸锂本体的分子式为LixNiyMn2-yO4，其中，x＝0.8～1.2，y＝0.4～0.6；
2.根据权利要求1所述的镍锰酸锂尖晶石正极材料，其特征在于，所述镍锰酸锂尖晶石正极材料还包括以下特征中的至少一种：
3.一种如权利要求1或2所述的镍锰酸锂尖晶石正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体进行改性，以在掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体的表面形成所述改性层；于所述改性层的表面制备所述包覆层。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体的制备包括：将镍锰前驱体、锂源以及提供所述掺杂元素的掺杂剂混合，得到第一混合物；将所述第一混合物进行第一次烧结，得到掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，对掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体进行改性包括：将掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体与提供所述改性元素的改性剂混合，得到第二混合物；将所述第二混合物进行第二次
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，先将掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体进行对辊粗破和气流破碎分级，得到破碎料；再将所述破碎料进行第二次烧结；
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包覆层的制备包括：直接将具有改性层的掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体与包覆原料进行融合包覆，且包覆后不进行烧结和/或碳化；
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，融合包覆的温度为30℃～120℃，和/或，融合包覆于转速为1000rpm～5000rpm的条件下进行。
9.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片中的活性材料包括权利要求1或2所述的镍锰酸锂尖晶石正极材料。
10.一种电池，其特征在于，所述电池含有权利要求9所述的正极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种镍锰酸锂尖晶石正极材料，其特征在于，所述镍锰酸锂尖晶石正极材料包括镍锰酸锂本体，所述镍锰酸锂本体的分子式为lixniymn2-yo4，其中，x＝0.8～1.2，y＝0.4～0.6；
2.根据权利要求1所述的镍锰酸锂尖晶石正极材料，其特征在于，所述镍锰酸锂尖晶石正极材料还包括以下特征中的至少一种：
3.一种如权利要求1或2所述的镍锰酸锂尖晶石正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体进行改性，以在掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体的表面形成所述改性层；于所述改性层的表面制备所述包覆层。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体的制备包括：将镍锰前驱体、锂源以及提供所述掺杂元素的掺杂剂混合，得到第一混合物；将所述第一混合物进行第一次烧结，得到掺杂有掺杂元素的镍锰酸锂本体；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，对掺...
【专利技术属性】
技术研发人员：王坤宇，阮丁山，李长东，毛林林，刘力铭，唐燕，
申请(专利权)人：广东邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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