【技术实现步骤摘要】
本申请涉及新能源材料，具体涉及一种镍锰酸锂正极材料、其制备方法及电化学装置。
技术介绍
1、随着电动汽车和便携式电子设备的快速发展，对高能量密度和高功率密度的锂离子电池的需求日益增长。传统的正极材料，如licoo2和linimncoo2，由于其理论容量和工作电压的限制，已难以满足高能量密度需求。镍锰酸锂（lnmo）正极材料，由于具有输出电压高、能量密度高、成本低、环境友好等优势，成为下一代高能量密度锂离子电池的一个重要选择。
2、然而，实际应用中，lnmo存在使用过程中出现结构畸变、容量衰减、产气以及库伦效率下降等问题，限制了lnmo的大规模推广。
技术实现思路
1、鉴于此，为了解决以上技术问题中的至少之一，本申请实施例提供了一种镍锰酸锂正极材料。
2、本申请实施例还提供了一种前述镍锰酸锂正极材料的制备方法、以及应用该镍锰酸锂正极材料的电化学装置。
3、第一方面，本申请实施例提供了一种镍锰酸锂正极材料，所述镍锰酸锂正极材料包括基体材料和位于所述基体材料表面的包覆层，其中，所述基体材料的通式为li(lianixmnymbo4)，所述m元素包括ti、zr、al、nb以及mo中的至少一种，0.02≤a≤0.06，0.45≤x≤0.55，1.4≤y≤1.6，0.05≤b≤0.55，a+x+y+b=2，所述包覆层含有磷酸盐。
4、在一些可能的实施例中，所述m元素占所述镍锰酸锂正极材料的质量百分比为0.05wt%~0.45wt%。
5
6、在一些可能的实施例中，所述磷酸盐占所述镍锰酸锂正极材料的质量百分比为0.1wt%~0.5wt%。
7、在一些可能的实施例中，所述镍锰酸锂正极材料为尖晶石结构。
8、第二方面，本申请实施例提供了一种镍锰酸锂正极材料的制备方法，包括：
9、将镍锰酸锂正极材料前驱体、锂源和含m元素的掺杂剂混合形成混合物料，并对所述混合物料进行一次烧结，得到基体材料，所述基体材料的通式为li(lianixmnymbo4)，所述m元素包括ti、zr、al、nb以及mo中的至少一种，0.02≤a≤0.06，0.45≤x≤0.55，1.4≤y≤1.6，0.05≤b≤0.55，a+x+y+b=2；以及
10、将所述基体材料与包覆剂混合并进行二次烧结，以在所述基体材料表面形成包覆层，得到所述镍锰酸锂正极材料，所述包覆剂包括磷酸盐。
11、在一些可能的实施例中，所述掺杂剂中m元素占所述镍锰酸锂正极材料前驱体和所述锂源总质量的质量百分比为0.05wt%~1wt%。
12、在一些可能的实施例中，所述包覆剂包括li3po4、alpo4、zr(hpo4)2、h3po4、以及nh4h2po4和al(oh)3的混合物中的至少一种；及/或
13、所述包覆剂占所述基体材料的质量百分比为0.1wt%~0.5wt%。
14、在一些可能的实施例中，所述一次烧结的温度为850℃~1000℃，所述一次烧结的时间为8h~15h；及/或
15、所述二次烧结的温度为550℃~850℃，所述二次烧结的时间为7h~12h。
16、第三方面，本申请实施例提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括正极极片、负极极片、隔离膜以及电解液，其中所述正极极片包括正极活性物质，所述正极活性物质为前述镍锰酸锂正极材料。
17、相较于现有技术，本申请实施例提供的镍锰酸锂正极材料，通过在基体材料中掺杂ti、zr、al、nb以及mo这些金属元素，以上金属元素掺杂能够改变基体材料的晶格结构，同时改善颗粒圆润度及均一性，为锂离子的扩散提供了更多通道，提高li+扩散速率。而且，基体材料的表面还包覆含有磷酸盐的包覆层，由于磷酸盐具有较好的锂离子传导性，能够促进锂离子在镍锰酸锂正极材料中的扩散和迁移，降低电极的极化，提高电池的充放电效率和倍率性能；同时，该磷酸盐包覆层能够作为物理屏障，有效减少镍锰酸锂正极材料与电解液之间的副反应，减少镍锰酸锂正极材料在充放电过程中的结构坍塌和活性物质的溶解，减少产气，从而提高镍锰酸锂正极材料的循环寿命。镍锰酸锂正极材料的基体材料中进行前述元素掺杂同时在基体材料表面包覆含有磷酸盐的包覆层，二者相互配合，协同提高了镍锰酸锂正极材料的倍率性能、循环性能以及使用寿命。
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1.一种镍锰酸锂正极材料，其特征在于，包括基体材料和位于所述基体材料表面的包覆层，其中，所述基体材料的通式为Li(LiaNixMnyMbO4)，所述M元素包括Ti、Zr、Al、Nb以及Mo中的至少一种，0.02≤a≤0.06，0.45≤x≤0.55，1.4≤y≤1.6，0.05≤b≤0.55，a+x+y+b=2，所述包覆层含有磷酸盐。
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M元素占所述镍锰酸锂正极材料的质量百分比为0.05wt%~0.45wt%。
3.根据权利要求1所述的镍锰酸锂正极材料，其特征在于，所述磷酸盐包括Li3PO4、AlPO4、Zr(HPO4)2、H3PO4以及NH4H2PO4中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的镍锰酸锂正极材料，其特征在于，所述磷酸盐占所述镍锰酸锂正极材料的质量百分比为0.1wt%~0.5wt%。
5.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为尖晶石结构。
6.一种镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要
8.根据权利要求6所述的镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述包覆剂包括Li3PO4、AlPO4、Zr(HPO4)2、H3PO4、以及NH4H2PO4和Al(OH)3的混合物中的至少一种；及/或
9.根据权利要求6所述的镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述一次烧结的温度为850℃~1000℃，所述一次烧结的时间为8h~15h；及/或
10.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括正极极片、负极极片、隔离膜以及电解液，其中所述正极极片包括正极活性物质，所述正极活性物质为如权利要求1至5中任一项所述的镍锰酸锂正极材料或如权利要求6至9中任一项所述的镍锰酸锂正极材料的制备方法制备的镍锰酸锂正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种镍锰酸锂正极材料，其特征在于，包括基体材料和位于所述基体材料表面的包覆层，其中，所述基体材料的通式为li(lianixmnymbo4)，所述m元素包括ti、zr、al、nb以及mo中的至少一种，0.02≤a≤0.06，0.45≤x≤0.55，1.4≤y≤1.6，0.05≤b≤0.55，a+x+y+b=2，所述包覆层含有磷酸盐。
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m元素占所述镍锰酸锂正极材料的质量百分比为0.05wt%~0.45wt%。
3.根据权利要求1所述的镍锰酸锂正极材料，其特征在于，所述磷酸盐包括li3po4、alpo4、zr(hpo4)2、h3po4以及nh4h2po4中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的镍锰酸锂正极材料，其特征在于，所述磷酸盐占所述镍锰酸锂正极材料的质量百分比为0.1wt%~0.5wt%。
5.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为尖晶石结构。
【专利技术属性】
技术研发人员：孙华，赵亮亮，秦锦，赵云虎，张新龙，
申请(专利权)人：南通瑞翔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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