【技术实现步骤摘要】
本申请属于锂电池，尤其涉及一种镍锰酸锂正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、层状氧化物结构的镍锰酸锂是目前锂离子电池正极材料中一个重要的分支，作为无钴正极材料，其低成本的特性备受市场的期待。层状氧化物结构的镍锰酸锂其基本骨架结构和目前的镍钴锰酸锂正极材料(linixcoymnzo2，x+y+z≤1)基本一致，即由交替的锂层和过渡金属层构成二维空间框架，为锂离子的快速脱出和嵌入提供有效通道，从而在电池充放电过程中展现出优异的电化学性能。相比较于尖晶石的lini0.5mn1.5o4而言，层状镍锰酸锂的电压平台略低，但是其理论克容量可达到270mah/g以上。因其无钴的特性(linixmnyo2)，锰的占比较高，材料原料成本相较于ncm材料会降低30％以上。然而层状氧化物结构的镍锰酸锂在实际应用中也面临一些挑战。其中co元素的缺失降低了成本但也损失了钴所带来的倍率性能的提升。钴的缺失还会在一定程度上提升材料热安全性，但也会导致材料的镍锂混排更加严重，因此相对于常规的三元材料，层状镍锰酸锂在倍率上的挑战会更大。
2、锂离子在电芯中的扩散效率主要受到晶体结构扩散势垒、扩散路径、反应面积和溶剂化效率等因素的影响。其中扩散势垒主要通过体相掺杂手段降低；而扩散路径和反应面积的优化主要是通过颗粒结构(颗粒粒径和比表面积等)的调控实现；溶剂化效率需要通过电解质和电解液来配合提升。现有专利对锂离子层状镍锰酸锂正极材料的表面结构和电池的倍率性能的关注较少，主要集中在尖晶石结构，但尖晶石结构主要受限于高电压电解液的开发。现有技术报道了一
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种镍锰酸锂正极材料及其制备方法和应用，旨在解决镍锰酸锂正极材料首效、倍率性能低、稳定性差的问题。
2、为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
3、第一方面，本申请提供一种镍锰酸锂正极材料，所述正极材料包括镍锰酸锂层状氧化物和包覆于所述镍锰酸锂层状氧化物表面的包覆层，所述包覆层呈珊瑚状结构；所述包覆层中的材料选自al、ti、zr和nb中的一种或多种。
4、根据本申请所述镍锰酸锂正极材料的一些实施方式，所述镍锰酸锂正极材料的化学通式为liani1-x-ymnxmyo2，其中：0.95≤a≤1.1，0.05≤x≤0.5，0.01≤y≤0.1；m选自al、ti、zr、nb中的一种或多种。
5、根据本申请所述镍锰酸锂正极材料的一些实施方式，所述镍锰酸锂正极材料的比表面积为0.4m2/g-1.5m2/g。
6、根据本申请所述镍锰酸锂正极材料的一些实施方式，所述镍锰酸锂正极材料的d50为1.5μm-5.5μm。
7、根据本申请所述镍锰酸锂正极材料的一些实施方式，所述镍锰酸锂正极材料的径距为1.0-2.0。
8、根据本申请所述镍锰酸锂正极材料的一些实施方式，所述镍锰酸锂正极材料所含包覆层的厚度为0.1nm-10nm。
9、第二方面，提供一种镍锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：
10、将镍锰氧化物前驱体与锂源混合进行第一次烧结，得到镍锰酸锂氧化物烧结料；
11、将镍锰酸锂氧化物烧结料与表面活化剂混合进行第二次烧结，得到所述镍锰酸锂正极材料。
12、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述表面活化剂选自草酸铌铵、氧化铌、氧化铝、氧化锆、氧化钛中的一种或多种。
13、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述镍锰酸锂氧化物烧结料与所述表面活化剂的质量比为100:(1-7)。
14、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述镍锰氧化物前驱体的化学通式为ni1-xmnxo2，其中0.05≤x≤0.5。
15、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述镍锰氧化物前驱体的比表面积为5m2/g-15m2/g。
16、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述镍锰氧化物前驱体的形貌包括纳米级球形颗粒和/或纳米级类球形颗粒。
17、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述类球形颗粒为椭圆形颗粒。
18、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述镍锰氧化物前驱体d50为3μm-4μm。
19、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述锂源的d50为5μm-10μm。
20、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、硫酸锂、硝酸锂中的一种或多种。
21、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述镍锰氧化物前驱体和所述锂源的摩尔比为1：(1.02-1.12)。
22、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述第一次烧结在通入空气的条件下进行，通入空气的流量为2l/min-5l/min。
23、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述第一次烧结的温度为900℃-950℃，所述第一次烧结的时间为12h-20h。
24、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述第一次烧结在通入空气的条件下进行，通入空气的流量为3l/min。
25、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述第一次烧结为以3℃/min-8℃/min的升温速率升温至900℃-950℃进行烧结。
26、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述镍锰酸锂氧化物烧结料的化学通式为liani1-xmnxo2，其中0.95≤a≤1.1，0.05≤x≤0.5。
27、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述镍锰酸锂氧化物烧结料的d50为3μm-10μm。
28、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，步骤(2)中，所述第二次烧结在通入空气的条件下进行。
29、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，通入空气的流量为2l/min-5l/min。
30、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述第二次烧结的温度为450℃-650℃，所述第二次烧结的时间为3h-8h。
31、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，通入空气的流量为3l/min。
32、根据本申请所述制备方法的一些实施方式，所述第二次烧结为以3℃/min-8℃/min的升温速率升温至450℃-650℃进行烧结。
33、第三方面，提供一种锂离子电池，包括本申请第一方面所述镍锰酸锂正极材料或本申请第二方面所述制备方法所得镍锰酸锂正极材料。
34、第四方面，提供一种用电装置，所述用电装置包括本申请第四方面所述的锂离子电池。
35、相对于现有技术，本申请的有益效果为：<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种镍锰酸锂正极材料，其特征在于，所述正极材料包括镍锰酸锂层状氧化物和包覆于所述镍锰酸锂层状氧化物表面的包覆层，所述包覆层呈珊瑚状结构；所述包覆层中的材料选自Al、Ti、Zr和Nb中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的镍锰酸锂正极材料，其特征在于，所述镍锰酸锂正极材料的化学通式为LiaNi1-x-yMnxMyO2，其中：0.95≤a≤1.1，0.05≤x≤0.5，0.01≤y≤0.1，M选自Al、Ti、Zr、Nb中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的镍锰酸锂正极材料，其特征在于，所述镍锰酸锂正极材料的比表面积为0.4m2/g-1.5m2/g；
4.一种镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述表面活化剂选自草酸铌铵、氧化铌、氧化铝、氧化锆、氧化钛中的一种或多种；
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述镍锰氧化物前驱体的化学通式为Ni1-xMnxO2，其中0.05≤x≤0.5；
7.根据权利要求4或5所述的制备方法，
8.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述第二次烧结在通入空气的条件下进行，通入空气的流量为2L/min-5L/min；
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述镍锰酸锂正极材料或权利要求4-8任一项制备方法所得镍锰酸锂正极材料。
10.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括权利要求9所述的锂离子电池。
...【技术特征摘要】
1.一种镍锰酸锂正极材料，其特征在于，所述正极材料包括镍锰酸锂层状氧化物和包覆于所述镍锰酸锂层状氧化物表面的包覆层，所述包覆层呈珊瑚状结构；所述包覆层中的材料选自al、ti、zr和nb中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的镍锰酸锂正极材料，其特征在于，所述镍锰酸锂正极材料的化学通式为liani1-x-ymnxmyo2，其中：0.95≤a≤1.1，0.05≤x≤0.5，0.01≤y≤0.1，m选自al、ti、zr、nb中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的镍锰酸锂正极材料，其特征在于，所述镍锰酸锂正极材料的比表面积为0.4m2/g-1.5m2/g；
4.一种镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述表面活...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑梦婕，罗静，刘泽平，史可，孙祺，
申请(专利权)人：浙江华友钴业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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