【技術實現步驟摘要】
本申請屬于鋰電池，尤其涉及一種鎳錳酸鋰正極材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、層狀氧化物結構的鎳錳酸鋰是目前鋰離子電池正極材料中一個重要的分支，作為無鈷正極材料，其低成本的特性備受市場的期待。層狀氧化物結構的鎳錳酸鋰其基本骨架結構和目前的鎳鈷錳酸鋰正極材料(linixcoymnzo2，x+y+z≤1)基本一致，即由交替的鋰層和過渡金屬層構成二維空間框架，為鋰離子的快速脫出和嵌入提供有效通道，從而在電池充放電過程中展現出優異的電化學性能。相比較于尖晶石的lini0.5mn1.5o4而言，層狀鎳錳酸鋰的電壓平臺略低，但是其理論克容量可達到270mah/g以上。因其無鈷的特性(linixmnyo2)，錳的占比較高，材料原料成本相較于ncm材料會降低30％以上。然而層狀氧化物結構的鎳錳酸鋰在實際應用中也面臨一些挑戰。其中co元素的缺失降低了成本但也損失了鈷所帶來的倍率性能的提升。鈷的缺失還會在一定程度上提升材料熱安全性，但也會導致材料的鎳鋰混排更加嚴重，因此相對于常規的三元材料，層狀鎳錳酸鋰在倍率上的挑戰會更大。
2、鋰離子在電芯中的擴散效率主要受到晶體結構擴散勢壘、擴散路徑、反應面積和溶劑化效率等因素的影響。其中擴散勢壘主要通過體相摻雜手段降低；而擴散路徑和反應面積的優化主要是通過顆粒結構(顆粒粒徑和比表面積等)的調控實現；溶劑化效率需要通過電解質和電解液來配合提升?，F有專利對鋰離子層狀鎳錳酸鋰正極材料的表面結構和電池的倍率性能的關注較少，主要集中在尖晶石結構，但尖晶石結構主要受限于高電壓電解液的開發?，F有技術報道了一
技術實現思路
1、本申請的目的在于提供一種鎳錳酸鋰正極材料及其制備方法和應用，旨在解決鎳錳酸鋰正極材料首效、倍率性能低、穩定性差的問題。
2、為實現上述申請目的，本申請采用的技術方案如下：
3、第一方面，本申請提供一種鎳錳酸鋰正極材料，所述正極材料包括鎳錳酸鋰層狀氧化物和包覆于所述鎳錳酸鋰層狀氧化物表面的包覆層，所述包覆層呈珊瑚狀結構；所述包覆層中的材料選自al、ti、zr和nb中的一種或多種。
4、根據本申請所述鎳錳酸鋰正極材料的一些實施方式，所述鎳錳酸鋰正極材料的化學通式為liani1-x-ymnxmyo2，其中：0.95≤a≤1.1，0.05≤x≤0.5，0.01≤y≤0.1；m選自al、ti、zr、nb中的一種或多種。
5、根據本申請所述鎳錳酸鋰正極材料的一些實施方式，所述鎳錳酸鋰正極材料的比表面積為0.4m2/g-1.5m2/g。
6、根據本申請所述鎳錳酸鋰正極材料的一些實施方式，所述鎳錳酸鋰正極材料的d50為1.5μm-5.5μm。
7、根據本申請所述鎳錳酸鋰正極材料的一些實施方式，所述鎳錳酸鋰正極材料的徑距為1.0-2.0。
8、根據本申請所述鎳錳酸鋰正極材料的一些實施方式，所述鎳錳酸鋰正極材料所含包覆層的厚度為0.1nm-10nm。
9、第二方面，提供一種鎳錳酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：
10、將鎳錳氧化物前驅體與鋰源混合進行第一次燒結，得到鎳錳酸鋰氧化物燒結料；
11、將鎳錳酸鋰氧化物燒結料與表面活化劑混合進行第二次燒結，得到所述鎳錳酸鋰正極材料。
12、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述表面活化劑選自草酸鈮銨、氧化鈮、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦中的一種或多種。
13、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述鎳錳酸鋰氧化物燒結料與所述表面活化劑的質量比為100:(1-7)。
14、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述鎳錳氧化物前驅體的化學通式為ni1-xmnxo2，其中0.05≤x≤0.5。
15、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述鎳錳氧化物前驅體的比表面積為5m2/g-15m2/g。
16、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述鎳錳氧化物前驅體的形貌包括納米級球形顆粒和/或納米級類球形顆粒。
17、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述類球形顆粒為橢圓形顆粒。
18、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述鎳錳氧化物前驅體d50為3μm-4μm。
19、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述鋰源的d50為5μm-10μm。
20、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述鋰源選自碳酸鋰、氫氧化鋰、硫酸鋰、硝酸鋰中的一種或多種。
21、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述鎳錳氧化物前驅體和所述鋰源的摩爾比為1：(1.02-1.12)。
22、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述第一次燒結在通入空氣的條件下進行，通入空氣的流量為2l/min-5l/min。
23、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述第一次燒結的溫度為900℃-950℃，所述第一次燒結的時間為12h-20h。
24、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述第一次燒結在通入空氣的條件下進行，通入空氣的流量為3l/min。
25、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述第一次燒結為以3℃/min-8℃/min的升溫速率升溫至900℃-950℃進行燒結。
26、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述鎳錳酸鋰氧化物燒結料的化學通式為liani1-xmnxo2，其中0.95≤a≤1.1，0.05≤x≤0.5。
27、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述鎳錳酸鋰氧化物燒結料的d50為3μm-10μm。
28、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，步驟(2)中，所述第二次燒結在通入空氣的條件下進行。
29、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，通入空氣的流量為2l/min-5l/min。
30、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述第二次燒結的溫度為450℃-650℃，所述第二次燒結的時間為3h-8h。
31、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，通入空氣的流量為3l/min。
32、根據本申請所述制備方法的一些實施方式，所述第二次燒結為以3℃/min-8℃/min的升溫速率升溫至450℃-650℃進行燒結。
33、第三方面，提供一種鋰離子電池，包括本申請第一方面所述鎳錳酸鋰正極材料或本申請第二方面所述制備方法所得鎳錳酸鋰正極材料。
34、第四方面，提供一種用電裝置，所述用電裝置包括本申請第四方面所述的鋰離子電池。
35、相對于現有技術，本申請的有益效果為：<本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鎳錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述正極材料包括鎳錳酸鋰層狀氧化物和包覆于所述鎳錳酸鋰層狀氧化物表面的包覆層，所述包覆層呈珊瑚狀結構；所述包覆層中的材料選自Al、Ti、Zr和Nb中的一種或多種。
2.根據權利要求1所述的鎳錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述鎳錳酸鋰正極材料的化學通式為LiaNi1-x-yMnxMyO2，其中：0.95≤a≤1.1，0.05≤x≤0.5，0.01≤y≤0.1，M選自Al、Ti、Zr、Nb中的一種或多種。
3.根據權利要求1或2所述的鎳錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述鎳錳酸鋰正極材料的比表面積為0.4m2/g-1.5m2/g；
4.一種鎳錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述表面活化劑選自草酸鈮銨、氧化鈮、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦中的一種或多種；
6.根據權利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，所述鎳錳氧化物前驅體的化學通式為Ni1-xMnxO2，其中0.05≤x≤0.5；
7.根據權利要求4或5所述的制備方法，
8.根據權利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，所述第二次燒結在通入空氣的條件下進行，通入空氣的流量為2L/min-5L/min；
9.一種鋰離子電池，其特征在于，包括權利要求1-3任一項所述鎳錳酸鋰正極材料或權利要求4-8任一項制備方法所得鎳錳酸鋰正極材料。
10.一種用電裝置，其特征在于，所述用電裝置包括權利要求9所述的鋰離子電池。
...【技術特征摘要】
1.一種鎳錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述正極材料包括鎳錳酸鋰層狀氧化物和包覆于所述鎳錳酸鋰層狀氧化物表面的包覆層，所述包覆層呈珊瑚狀結構；所述包覆層中的材料選自al、ti、zr和nb中的一種或多種。
2.根據權利要求1所述的鎳錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述鎳錳酸鋰正極材料的化學通式為liani1-x-ymnxmyo2，其中：0.95≤a≤1.1，0.05≤x≤0.5，0.01≤y≤0.1，m選自al、ti、zr、nb中的一種或多種。
3.根據權利要求1或2所述的鎳錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述鎳錳酸鋰正極材料的比表面積為0.4m2/g-1.5m2/g；
4.一種鎳錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述表面活...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭夢婕，羅靜，劉澤平，史可，孫祺，
申請(專利權)人：浙江華友鈷業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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