【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂离子电池，特别是涉及一种正极材料及其制备方法、正极片、锂离子电池和用电设备。
技术介绍
1、以锂离子电池为代表的二次电池具有工作电压高、能量密度高、安全性好和无记忆效应等优点，已在便携式电子设备、电动汽车和混合动力汽车等领域获得了巨大的成功。目前，在传统的锂离子电池中，钴酸锂正极材料因理论比容量较高等优势而被广泛应用，但是传统的钴酸锂正极材料常存在循环寿命不佳的问题。
技术实现思路
1、基于此，本申请提供一种正极材料及其制备方法、正极片、锂离子电池和用电设备，可以提升锂离子电池的循环寿命。
2、本申请的第一方面提供了一种正极材料，包括内核和覆于所述内核至少部分表面上的包覆层，所述内核包括钴酸锂，所述包覆层包括含有尖晶石相的锂镍锰氧化物，所述锂镍锰氧化物满足化学式linixmnymzo4，m选自mg、al、ti、ca、sr、ga、ge、in、zr、ni、mn、y、la、w、v、nb、ce和mo中的一种或多种，0.38≤x≤0.52，1≤y≤2，0.0001≤z≤0.004。
3、在本申请的一些实施方式中，满足如下条件中的一种或多种：
4、（1）所述包覆层的厚度为30nm~100nm，可选为30nm~50nm；
5、（2）所述包覆层包覆所述内核表面的包覆率为80%~100%；
6、（3）所述包覆层中镍元素的含量为500ppm~1000ppm，可选为500ppm~900ppm；
7、（4）所述包覆层中锰元
8、（5）所述包覆层中m元素的含量为450ppm~30000ppm。
9、在本申请的一些实施方式中，满足如下条件中的一种或多种：
10、（1）所述正极材料的平均粒径为15μm~17μm；
11、（2）所述正极材料的比表面积为0.1m2/g~0.25m2/g；
12、（3）所述正极材料的振实密度为2.7g/cm3~3.0g/cm3；
13、（4）所述正极材料的压实密度为3.8g/cm3~4.2g/cm3。
14、本申请的第二方面提供了一种正极材料的制备方法，包括：
15、将包含钴酸锂、锂源、镍源、锰源和含掺杂元素化合物的混合物煅烧后破碎，得到正极材料；所述正极材料包括内核和覆于所述内核至少部分表面上的包覆层，所述内核包括所述钴酸锂，所述包覆层包括含有尖晶石相的锂镍锰氧化物，所述锂镍锰氧化物满足化学式linixmnymzo4，m选自mg、al、ti、ca、sr、ga、ge、in、zr、ni、mn、y、la、w、v、nb、ce和mo中的一种或多种，0.38≤x≤0.52，1≤y≤2，0.0001≤z≤0.0045。
16、在本申请的一些实施方式中，满足如下条件中的一种或多种：
17、（1）所述掺杂元素选自mg、al、ti、ca、sr、ga、ge、in、zr、ni、mn、y、la、w、v、nb、ce和mo中的一种或多种；
18、（2）所述镍源占所述钴酸锂的质量百分比为1%~3.5%；
19、（3）所述锰源占所述钴酸锂的质量百分比为6%~12%；
20、（4）所述镍源选自镍酸锂，和/或
21、所述锰源选自锰酸锂；和/或
22、所述锂源选自镍酸锂和锰酸锂中的一种或两种；
23、（5）以所述钴酸锂的质量为基准，所述含掺杂元素化合物的含量为500ppm~20000ppm；
24、（6）所述钴酸锂包括第一钴酸锂和第二钴酸锂，所述第一钴酸锂的平均粒径为16μm~20μm，所述第二钴酸锂的平均粒径为3.5μm~6μm，所述第一钴酸锂与所述第二钴酸锂的质量比为(3~5):1；
25、（7）所述钴酸锂的平均粒径为14μm~18μm；
26、（8）所述煅烧的条件包括：将所述混合物由室温升温至预设温度，在所述预设温度下进行保温；
27、可选地，所述预设温度为500℃~900℃；
28、可选地，所述保温的时间为5h~18h。
29、在本申请的一些实施方式中，所述钴酸锂的制备方法包括：
30、将包含第一锂源、第一钴源的第一混合物进行第一烧结后破碎，制备第一钴酸锂；
31、将包含第二锂源、第二钴源的第二混合物进行第二烧结后破碎，制备第二钴酸锂；
32、将所述第一钴酸锂与第二钴酸锂混合后得到所述钴酸锂；
33、可选地，所述第一钴酸锂与所述第二钴酸锂的质量比为(3~5):1；
34、可选地，所述第一锂源、第一钴源的锂钴摩尔比为(1.05~1.1):1；
35、可选地，所述第二锂源、第二钴源的锂钴摩尔比为(1.05~1.1):1；
36、可选地，所述第一烧结的条件包括：将所述第一混合物以2℃/min~10℃/min的升温速率加热至500℃~900℃，保温4h~8h后，再以2℃/min~5℃/min的升温速率加热至1000℃~1200℃，保温7h~12h；
37、可选地，所述第二烧结的条件包括：将所述第二混合物以2℃/min~10℃/min的升温速率加热至400℃~800℃，保温3h~7h后，再以2℃/min~5℃/min的升温速率加热至900℃~1000℃，保温5h~9h。
38、在本申请的一些实施方式中，所述制备方法满足如下条件中的一种或多种：
39、（1）所述第一混合物中还包括含第一掺杂元素的化合物，所述第一掺杂元素选自mg、al、ti、ca、sr、ga、ge、in、zr、ni、mn、y、la、w、v、nb、ce和mo中的一种或多种；
40、可选地，所述第一混合物中，以所述第一钴源的质量为基准，所述第一掺杂元素的含量为500ppm-~15000ppm；
41、（2）所述第二混合物中还包括含第二掺杂元素的化合物，所述第二掺杂元素选自mg、al、ti、ca、sr、ga、ge、in、zr、ni、mn、y、la、w、v、nb、ce和mo中的一种或多种；
42、可选地，所述第二混合物中，以所述第二钴源的质量为基准，所述第二掺杂元素的含量为500ppm~12000ppm。
43、本申请的第三方面提供了一种正极片，包括本申请第一方面的正极材料或通过本申请第二方面的制备方法制得的正极材料。
44、本申请的第四方面提供了一种锂离子电池，包括本申请第三方面的正极片。
45、本申请的第五方面提供了一种用电设备，包括第四方面的锂离子电池。
46、本申请的用电设备包括本申请提供的锂离子电池，因而至少具有与所述锂离子电池相同的优势。
47、本申请正极材料的包覆层中，锂镍锰氧化物含有满足上述化学式的尖晶石相，该尖晶石相能提供三维的li+扩散通道，有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极材料，其特征在于，包括内核和覆于所述内核至少部分表面上的包覆层，所述内核包括钴酸锂，所述包覆层包括含有尖晶石相的锂镍锰氧化物，所述锂镍锰氧化物满足化学式LiNixMnyMzO4，M选自Mg、Al、Ti、Ca、Sr、Ga、Ge、In、Zr、Ni、Mn、Y、La、W、V、Nb、Ce和Mo中的一种或多种，0.38≤x≤0.52，1≤y≤2，0.0001≤z≤0.0045。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，满足如下条件中的一种或多种：
3.根据权利要求1或2所述的正极材料，其特征在于，满足如下条件中的一种或多种：
4.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，满足如下条件中的一种或多种：
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述钴酸锂的制备方法包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，满足如下条件中的一种或多种：
8.一种正极片，其特征在于，包括权利要求1~3任一项所述的正极材料或通过权利要求4~7任一项所
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求8所述的正极片。
10.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求9所述的锂离子电池。
...【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，包括内核和覆于所述内核至少部分表面上的包覆层，所述内核包括钴酸锂，所述包覆层包括含有尖晶石相的锂镍锰氧化物，所述锂镍锰氧化物满足化学式linixmnymzo4，m选自mg、al、ti、ca、sr、ga、ge、in、zr、ni、mn、y、la、w、v、nb、ce和mo中的一种或多种，0.38≤x≤0.52，1≤y≤2，0.0001≤z≤0.0045。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，满足如下条件中的一种或多种：
3.根据权利要求1或2所述的正极材料，其特征在于，满足如下条件中的一种或多种：
4.一种正极材...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄芳，李轶伟，
申请(专利权)人：天津巴莫科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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