【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于直接转变化学能为电能的方法或装置，尤其涉及一种磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法、正极片、电池。
技术介绍
1、磷酸锰铁锂是磷酸铁锂和磷酸锰锂的固溶体，其保持了磷酸铁锂稳定的橄榄石结构，并引入高电压平台的锰元素，将充电电压由磷酸铁锂的3.4v提升至4.1v。同时，由质量能量密度(wh/kg)＝电池克容量(mah/g)×工作电压可知，在克容量相近的条件下，电压越高，质量能量密度越大，锰的高电压特性使得磷酸锰铁锂具备更高的电压平台，进而使得电池的能量密度理论提升15％～20％，从而能够显著提高电池的续航能力。而且，磷酸锰铁锂的安全性能优于三元正极材料，且理论循环寿命更长，并对稀有金属依赖度低，可与磷酸铁锂共线生产，成本较低。
2、然而，当锰含量较低时，对磷酸锰铁锂的电压平台提升有限，难以有效提高电池的能量密度；当锰含量较高时，由于磷酸锰铁锂在充放电过程中受jahn-teller效应影响而导致锰元素易溶出，电池极化增大，且溶解在电解液中的锰元素还会沉积在负极表面，破坏sei层结构，造成容量损失，从使得电池的循环性变差；即锰含量越高，电池的能量密度提升越大，但会出现电池容量降低和循环寿命衰减。目前，锰铁比为6/4的磷酸锰铁锂的综合性能表现较好，是市场上主流的磷酸锰铁锂正极材料，但其对电池能量密度以及循环性能的提升有待提高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法、正极片、电池。
2、为实现上
3、第一方面，本专利技术提供一种磷酸锰铁锂正极材料，该磷酸锰铁锂正极材料包括内核、设于所述内核表面的第一包覆层和设于所述第一包覆层表面的第二包覆层；
4、所述内核为磷酸锰铁锂i，所述第一包覆层包括磷酸锰铁锂ii，所述第二包覆层包括碳材料和无机固态电解质；
5、所述磷酸锰铁锂i中锰元素与铁元素的摩尔比为(0.75～0.9):(0.07～0.24)；
6、所述磷酸锰铁锂ii中锰元素与铁元素的摩尔比为(0.35～0.5):(0.47～0.64)；
7、以内核和第一包覆层的总质量为100％计，所述内核的质量占比70％～90％；
8、所述内核和第一包覆层的总质量与所述无机固态电解质的质量比(85～94):(6～15)；所述磷酸锰铁锂正极材料中碳材料的质量含量为1.5％～2％。
9、本专利技术以磷酸锰铁锂晶种为内核，在内核的表面形成第一包覆层，并在第一包覆层的表面形成第二包覆层，利用高锰铁比的磷酸锰铁锂i来促进低锰铁比的磷酸锰铁锂ii均匀成核生长形成第一包覆层，包裹在内核表面的第一包覆层不仅可以有效防止电解液与内核接触，还能够降低jahn-teller效应产生的负面影响，使得与包含碳材料和无机固态电解质的第二包覆层相结合后，赋予磷酸锰铁锂正极材料的优异的循环性能和较高的能量密度。
10、此外，通过调控磷酸锰铁锂i以及磷酸锰铁锂ii中锰元素与铁元素的质量比，不仅可提升电压以提高能量密度，还能够明显减弱jahn-teller效应影响以减少材料结构上的不可逆变化，进而提升磷酸锰铁锂正极材料的倍率性能；第二包覆层中的碳材料和无机固态电解质，不仅可以改善磷酸锰铁锂正极材料的导电性，并构建有效的锂离子扩散通道，进而提高其电化学性能；同时还能够稳定磷酸锰铁锂正极材料的结构，减少、抑制与电解液接触所产生的副反应。
11、可选地，以摩尔份数计，所述磷酸锰铁锂i中的锰元素具体可以为0.75份、0.8份、0.85份、0.9份，铁元素具体可以为0.07份、0.15份、0.2份、0.24份；所述磷酸锰铁锂ii中的锰元素具体可以为0.35份、0.4份、0.45份、0.5份，铁元素具体可以为0.47份、0.5份、0.55份、0.6份、0.64份。
12、可选地，以内核和第一包覆层的总质量为100％计，所述内核的质量占比具体可以为70％、73％、75％、78％、80％、82％、85％、88％、90％中的任一者或任意两者的范围值。
13、可选地，以重量份数计，所述内核和第一包覆层的总质量具体可以为85份、86份、87份、88份、89份、90份、91份、92份、93份、94份，无机固态电解质的重量份数具体可以为6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份。
14、可选地，所述磷酸锰铁锂正极材料中碳材料的质量含量具体可以为1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％中的任一者或任意两者的范围值。
15、作为本专利技术所述磷酸锰铁锂正极材料的优选实施方式，所述磷酸锰铁锂正极材料满足以下至少一者：
16、a、所述磷酸锰铁锂正极材料中锰元素与铁元素的摩尔比为(0.63～0.85):(0.1～0.33)；可选地，以摩尔份数计，所述磷酸锰铁锂正极材料中锰元素具体可以为0.63份、0.65份、0.68份、0.71份、0.72份、0.73份、0.79份、0.83份、0.85份，铁元素的摩尔份数具体可以为0.1份、0.14份、0.19份、0.23份、0.24份、0.25份、0.26份、0.31份、0.33份。
17、b、所述内核的粒径d50为0.6～1.2μm；可选地，所述内核的粒径d50具体可以为0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm中的任一者或任意两者的范围值。
18、c、所述无机固态电解质包括latp(磷酸钛铝锂)、lagp(磷酸铝锗锂)、llto(钛酸镧锂)、llzo(li7la3zr2o12)中的至少一种；所述磷酸钛铝锂的化学式为li1+aalati2-a(po4)3，其中0≤a≤0.5；所述磷酸铝锗锂的化学式为li1+balbge2-b(po4)3，其中0≤b≤0.5；所述钛酸镧锂的化学式为li3cla2/3-ctidt1-do3，其中0<c<2/3，0<d≤1，t为nb、w、ti、hf、ru、mo、nd、ba、ga、in、ge、sn、sb、se中的至少一种。
19、作为本专利技术所述磷酸锰铁锂正极材料的优选实施方式，所述磷酸锰铁锂i和/或磷酸锰铁锂ii中包括掺杂元素。
20、作为本专利技术所述磷酸锰铁锂正极材料的优选实施方式，以锰元素、铁元素和掺杂元素的总摩尔量为100％计，满足以下至少一者：
21、a、所述磷酸锰铁锂i中掺杂元素的摩尔含量为1％～3％；可选地，所述磷酸锰铁锂i中掺杂元素的摩尔含量具体可以为1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％中的任一者或任意两者的范围值。
22、b、所述磷酸锰铁锂ii中掺杂元素的摩尔含量为1％～3％；所述磷酸锰铁锂ii中掺杂元素的摩尔含量具体可以为1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％中的任一者或本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，包括内核、设于所述内核表面的第一包覆层和设于所述第一包覆层表面的第二包覆层；
2.如权利要求1所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，满足以下至少一者：
3.如权利要求1所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂I和/或磷酸锰铁锂II中包括掺杂元素。
4.如权利要求3所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，以锰元素、铁元素和掺杂元素的总摩尔量为100％计，满足以下至少一者：
5.权利要求1～4任一项所述磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，满足以下至少一者：
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，满足以下至少一者：
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，满足以下至少一者：
9.一种正极片，其特征在于，包括集流体和设于所述集流体至少一侧表面上的涂层，所述涂层包含权利要求1～4任一项所述的磷酸锰铁锂正极材料。
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求9所述的
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，包括内核、设于所述内核表面的第一包覆层和设于所述第一包覆层表面的第二包覆层；
2.如权利要求1所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，满足以下至少一者：
3.如权利要求1所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂i和/或磷酸锰铁锂ii中包括掺杂元素。
4.如权利要求3所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，以锰元素、铁元素和掺杂元素的总摩尔量为100％计，满足以下至少一者：
5.权利要求1～4任一项所述磷...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑有水，刘明明，梅文涛，郑焕然，陆枝才，
申请(专利权)人：金龙羽新能源深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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