本申請提供一種富鎳正極材料及其制備方法、正極極片、鋰離子電池、涉電設備，涉及新能源技術領域。本申請提供的富鎳正極材料采用陰陽離子耦合共摻雜策略，陰離子中N元素的摻雜能夠改善燒結過程中產生的原子空位，通過提高能級帶隙中電子位的空缺濃度對晶胞結構內的電荷進行重排布，調整富鎳正極材料中不同價態的Ni元素比例，提高Ni<supgt;3+</supgt;的占比，進而改善材料容量；同時通過引入陽離子摻雜，以占據Ni<supgt;2+</supgt;位或增大晶胞層間距的方式，調控一次顆粒，增加顆粒密度和生長一致性，拓寬Li<supgt;+</supgt;傳輸通道，穩定晶胞結構，增加Ni<supgt;2+</supgt;遷移能壘和O的逸散能壘，提高鋰離子擴散系數和動力學性能，減緩材料一次顆粒內部體積應力變化的劇烈程度。
【技術實現步驟摘要】
本申請涉及新能源，尤其涉及一種富鎳正極材料及其制備方法、正極極片、鋰離子電池、涉電設備。
技術介紹
1、鋰離子電池的正極材料對其能量密度、熱穩定性、使用壽命、成本的影響至關重要，富鎳層狀氧化物如linixcoymn1-x-yo2、linixcoyal1-x-yo2(x≥0.8)等由于其合理的成本和較高的能量密度受到了廣泛的關注，提高ni占比是當前進一步提高電池能量密度、降低生產成本的最有效途徑。然而，富鎳層狀氧化物隨著ni含量的增加正極材料的循環穩定性和熱穩定性也會變差。
技術實現思路
1、本申請的目的在于提供一種富鎳正極材料及其制備方法、正極極片、鋰離子電池、涉電設備，旨在解決現有富鎳層狀氧化物隨著ni含量的增加正極材料的循環穩定性和熱穩定性會變差的問題。
2、為實現以上目的，本申請提供一種富鎳正極材料，包括內核和包覆內核的包覆層，內核摻雜n元素和陽離子元素，包覆層包括n元素和陽離子元素；富鎳正極材料的化學通式為linixcoymnzal1-x-y-zccddnno2；其中，0.80≤x≤0.95，0≤y≤0.10，0≤z≤0.10，c為內核摻雜的陽離子元素，0.10≤c≤0.30，d為包覆層中的陽離子元素，0.10≤d≤0.20，n≤0.45。
3、在一些實施例中，所述內核摻雜的陽離子元素包括zr、sr、y、al、b、mg、nb、mo中的至少一種；
4、所述包覆層中的陽離子元素包括al、w、ti、ce、co、ta、er中的至少一種。
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p>5、在一些實施例中，滿足以下條件中的至少一個：6、（1）包覆層的厚度為1~3nm；
7、（2）富鎳正極材料的d50為9.0μm~13.5μm；
8、（3）富鎳正極材料的比表面積為0.25~0.80m2/g；
9、（4）富鎳正極材料的振實密度≥2.2g/cm3；可選地，富鎳正極材料的振實密度為2.2~2.8g/cm3；
10、（5）富鎳正極材料的xrd特征峰中003/104衍射峰強度比≥1.30；可選地，富鎳正極材料的xrd特征峰中003/104衍射峰強度比為1.30~1.45；
11、（6）富鎳正極材料為一次顆粒堆疊組成的類球形二次顆粒；
12、（7）在滿足條件（6）的情況下，一次顆粒的長度為300~500nm；
13、（8）在滿足條件（6）的情況下，一次顆粒的長徑比在1.5~3.0之間。
14、本申請還提供一種上述的富鎳正極材料的制備方法，包括：
15、將富鎳正極材料前驅體、鋰源進行第一混合，并在第一混合過程中加入第一雙相耦合引發劑，得到第一混合物；
16、將第一混合物進行第一燒結，得到待包覆物料；
17、將待包覆物料進行第二混合，并在第二混合過程中加入第二雙相耦合引發劑，得到第二混合物；
18、將第二混合物進行第二燒結，得到富鎳正極材料；
19、其中，第一雙相耦合引發劑和第二雙相耦合引發劑均包括陰離子元素和陽離子元素，陰離子元素為n。
20、在一些實施例中，將富鎳正極材料前驅體、鋰源進行第一混合，并在第一混合過程中加入第一雙相耦合引發劑，包括：
21、在富鎳正極材料前驅體和鋰源進行第一混合過程中噴入超聲霧化后的第一雙相耦合引發劑，并進行微波干燥，得到第一混合物；
22、和/或，將待包覆物料進行第二混合，并在第二混合過程中加入第二雙相耦合引發劑，包括：
23、在待包覆物料進行第二混合過程中噴入超聲霧化后的第二雙相耦合引發劑，并進行微波干燥，得到第二混合物。
24、在一些實施例中，第一混合和第二混合的過程均包括混合轉速依次提高的：第一階段、第二階段、第三階段；并滿足以下條件中的至少一個：
25、a.第一階段的轉速為50-400r/min，時間為1-5min；
26、b.第二階段的轉速為100-600r/min，時間為2-10min；
27、c.第三階段的轉速為400-1000r/min，時間為10-20min；
28、d.超聲霧化后的第一雙相耦合引發劑和超聲霧化后的第二雙相耦合引發劑均在第二階段噴入；
29、e.超聲霧化后的第一雙相耦合引發劑和超聲霧化后的第二雙相耦合引發劑的噴入速率為10-50ml/min；
30、f.微波干燥均在第三階段進行；
31、g.微波干燥的功率為8-15kw，溫度為50-80℃。
32、在一些實施例中，滿足以下條件中的至少一個：
33、a.以所述富鎳正極材料前驅體的質量為基準，所述第一雙相耦合引發劑的加入量為1000-3000ppm；
34、b.以所述待包覆物料的質量為基準，所述第二雙相耦合引發劑的加入量為1000-2000ppm；
35、c.所述第一雙相耦合引發劑和所述第二雙相耦合引發劑均為一次顆粒組成的二次顆粒，所述一次顆粒的粒徑≤30nm，所述二次顆粒的粒徑為1μm~3μm；
36、d.所述第一雙相耦合引發劑的陽離子元素包括zr、sr、y、al、b、mg、nb、mo中的至少一種；所述第二雙相耦合引發劑的陽離子元素包括al、w、ti、ce、co、ta、er中的至少一種；
37、e.所述第一燒結包括：持續通入氧氣，從室溫以5℃/min的升溫速率升溫至450℃保溫2h，再以1℃/min的升溫速率升溫至600℃保溫2h，再以2℃/min的升溫速率升溫至700-800℃保溫10-15h；
38、f.所述第二燒結包括：從室溫以2℃/min的升溫速率升溫至500-700℃保溫6-12h；
39、g.所述富鎳正極材料前驅體的化學通式為：nixcoymnzal1-x-y-z(oh)2，其中，0.80≤x≤0.95，0≤y≤0.10，0≤z≤0.10；
40、h.所述鋰源的粒徑d50為1μm~5μm；
41、i.所述鋰源選自lioh、li2co3、ch3cooli、li2c2o4中的任一種。
42、本申請還提供一種正極極片，包括上述的富鎳正極材料。
43、本申請還提供一種鋰離子電池，包括上述的正極極片。
44、本申請還提供一種涉電設備，包括上述的鋰離子電池。
45、與現有技術相比，本申請的有益效果包括：
46、本申請提供的富鎳正極材料采用陰陽離子耦合共摻雜策略，陰離子中n元素的摻雜能夠改善燒結過程中產生的原子空位，通過提高能級帶隙中電子位的空缺濃度對晶胞結構內的電荷進行重排布，調整富鎳正極材料中不同價態的ni元素比例，提高ni3+的占比，進而改善材料容量；同時通過引入陽離子摻雜，以占據ni2+位或增大晶胞層間距的方式，調控一次顆粒，增加顆粒密度和生長一致性，拓寬li+傳輸通道，穩定晶胞結構，增加ni2+遷移能壘和o的逸散能壘，提高本文檔來自技高網
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【技術保護點】
1.一種富鎳正極材料，其特征在于，所述富鎳正極材料包括內核和包覆所述內核的包覆層，所述內核摻雜N元素和陽離子元素，所述包覆層包括N元素和陽離子元素；所述富鎳正極材料的化學通式為LiNixCoyMnzAl1-x-y-zCcDdNnO2；其中，0.80≤x≤0.95，0≤y≤0.10，0≤z≤0.10，C為所述內核摻雜的陽離子元素，0.10≤c≤0.30，D為所述包覆層中的陽離子元素，0.10≤d≤0.20，n≤0.45。
2.根據權利要求1所述的富鎳正極材料，其特征在于，所述內核摻雜的陽離子元素包括Zr、Sr、Y、Al、B、Mg、Nb、Mo中的至少一種；
3.根據權利要求1或2所述的富鎳正極材料，其特征在于，滿足以下條件中的至少一個：
4.一種富鎳正極材料的制備方法，其特征在于，包括：
5.根據權利要求4所述的富鎳正極材料的制備方法，其特征在于，所述將富鎳正極材料前驅體、鋰源進行第一混合，并在第一混合過程中加入第一雙相耦合引發劑，包括：
6.根據權利要求5所述的富鎳正極材料的制備方法，其特征在于，所述第一混合和所述第二混合的過程均包括混合轉速依次提高的：第一階段、第二階段、第三階段；并滿足以下條件中的至少一個：
7.根據權利要求4至6任一項所述的富鎳正極材料的制備方法，其特征在于，滿足以下條件中的至少一個：
8.一種正極極片，其特征在于，包括權利要求1至3任一項所述的富鎳正極材料。
9.一種鋰離子電池，其特征在于，包括權利要求8所述的正極極片。
10.一種涉電設備，其特征在于，包括權利要求9所述的鋰離子電池。
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【技術特征摘要】
1.一種富鎳正極材料，其特征在于，所述富鎳正極材料包括內核和包覆所述內核的包覆層，所述內核摻雜n元素和陽離子元素，所述包覆層包括n元素和陽離子元素；所述富鎳正極材料的化學通式為linixcoymnzal1-x-y-zccddnno2；其中，0.80≤x≤0.95，0≤y≤0.10，0≤z≤0.10，c為所述內核摻雜的陽離子元素，0.10≤c≤0.30，d為所述包覆層中的陽離子元素，0.10≤d≤0.20，n≤0.45。
2.根據權利要求1所述的富鎳正極材料，其特征在于，所述內核摻雜的陽離子元素包括zr、sr、y、al、b、mg、nb、mo中的至少一種；
3.根據權利要求1或2所述的富鎳正極材料，其特征在于，滿足以下條件中的至少一個：
4.一種富鎳正極材料的制備方法，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：栗紹業，李軒，徐亞楠，馮明輝，李威，鄭麗麗，
申請(專利權)人：天力鋰能集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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