【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体而言，涉及一种富锂锰基正极材料及其制备方法、正极极片、锂离子电池和用电设备。
技术介绍
1、富锂锰基正极材料因其高的放电比容量以及高电压(>4.5v)被广泛认为是最有吸引力的正极材料之一。但是传统的富锂锰基层状氧化物正极材料在充放电循环过程中会发生层状结构向尖晶石相转变、岩盐相的出现以及过渡金属迁移等现象，使得传统的富锂锰基层状氧化物正极材料具有首次库伦效率低、容量衰减快等问题。
2、为了解决富锂锰基正极材料所面临的难题，现有技术采用掺杂或表面包覆的方式来提高材料性能。在富锂层状正极材料中进行离子掺杂能够稳定晶体结构，并在抑制晶格中氧的释放、扩大过渡金属层中(003)晶面间距等方面也有较好的作用。例如，专利cn116314751a在无钴富锂锰基正极材料中掺杂的阳离子la能够抑制充放电过程中尖晶石相的形成，从而能够提高放电比容量，并且能够抑制充放电循环过程中的电压衰减；专利cn105789558a采用zr、na双元素进行掺杂，利用更加稳定的zr-o键稳定过渡金属层，同时na+掺杂到锂层可扩大层间距，使得锂离子更易脱嵌。表面包覆可避免电解液与活性材料的直接接触，缓解高电压下电解液对活性材料的侵蚀。包覆层还可以进一步提高氧空位的浓度。氧空位的存在不仅为溢出的氧离子提供了更多的活性位点，有效缓解了富锂锰基正极材料在高压区间的晶格氧的损失，而且增强了阴离子氧化还原的可逆性，提升了富锂锰基正极材料首次放电比容量。专利cn116014091a通过ligdo2包覆富锂锰基正极材料，阻止其与电解液发
3、整体来看，目前大多数研究仅通过单一手段对富锂锰基正极材料进行改性。改性后材料的电化学性能均有所提升，但无论是掺杂还是表面修饰本身都不能彻底扫除富锂正极材料商业化的障碍。掺杂方式虽能提升正极材料在高氧化状态下晶体结构的稳定性和li的传输速率，但在4.8v高的充电截止电压下，活性材料与电解液的副反应也会加剧。表面包覆通过隔绝电解液的侵蚀而提高材料的化学稳定性，但常规的表面修饰不能从根本上解决富锂锰基正极材料在长循环过程中结构相变的问题。
4、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于提供一种富锂锰基正极材料，通过采用元素掺杂和表面包覆协同改性，可以有效提高富锂锰基正极材料制得的电池的放电比容量、首次库伦效率和循环稳定性。
2、本专利技术的第二目的在于提供一种富锂锰基正极材料的制备方法，该方法制得的富锂锰基正极材料制成电池后可以提高容量、库伦效率和循环稳定性。
3、本专利技术的第三目的在于提供一种正极极片，由该正极极片制成的电池具有高容量、高首次库伦效率以及优异的循环性能。
4、本专利技术的第四目的在于提供一种锂离子电池，该锂离子电池具有优异的放电比容量、首次库伦效率和循环稳定性。
5、本专利技术的第五目的在于提供一种用电设备。
6、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
7、本专利技术首先提供了一种富锂锰基正极材料，包括基体材料和包覆在所述基体材料的至少部分表面上的包覆层；
8、所述基体材料的化学式为li1+anixcoymnzjvo2；其中，0<a≤0.2，0<x≤0.4，0≤y≤0.4，0.5≤z≤0.9，0<v≤0.1，a+x+y+z+v＝1，j包括sc、ti、v、cr、co、cs、w、al、zr、fe、zn、ti、mg、ba、cd、ca、ce、y、na、k、sr、ga、in、ru、nb和sn元素中的至少一种；
9、所述包覆层中包括mg、ce、b、zn、al、fe、li、f、co、mn、ni、p、si、zr、w、te、ta、la、nb、sb、v和y元素中的一种或多种的化合物。
10、本专利技术进一步提供了一种富锂锰基正极材料的制备方法，包括如下步骤：
11、将前驱体、锂源和掺杂剂混合并进行焙烧，得到基体材料；
12、所述基体材料的化学式为li1+anixcoymnzjvo2；其中，0<a≤0.2，0<x≤0.4，0≤y≤0.4，0.5≤z≤0.9，0<v≤0.1，a+x+y+z+v＝1，其中掺杂元素j包括sc、ti、v、cr、co、cs、w、al、zr、fe、zn、ti、mg、ba、cd、ca、ce、y、na、k、sr、ga、in、ru、nb和sn中的至少一种；
13、将所述基体材料和包覆剂混合并进行热处理，得到所述富锂锰基正极材料；
14、所述包覆剂为含有mg、ce、b、zn、al、fe、li、f、co、mn、ni、p、si、zr、w、te、ta、la、nb、sb、v和y中的一种或多种元素的化合物。
15、本专利技术又提供了一种正极极片，包括所述富锂锰基正极材料或所述制备方法制得的富锂锰基正极材料。
16、本专利技术另外提供了一种锂离子电池，包括所述正极极片。
17、本专利技术还提供了一种用电设备，包括所述锂离子电池。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
19、(1)本专利技术提供的富锂锰基正极材料，采用元素掺杂和表面包覆协同改性，可以有效提高富锂锰基正极材料制得的电池的放电比容量、首次库伦效率和循环稳定性。
20、(2)本专利技术提供的富锂锰基正极材料具有更低的比表面积，这样能够降低富锂锰基正极材料与电解液发生副反应，减少不可逆锂损失，从而提高富锂锰基正极材料的库伦效率和循环稳定性。
21、(3)本专利技术提供的富锂锰基正极材料具有较高的压实密度，可以提高富锂锰基正极材料制得的电池的能量密度。
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1.一种富锂锰基正极材料，其特征在于，包括基体材料和包覆在所述基体材料的至少部分表面上的包覆层；
2.根据权利要求1所述富锂锰基正极材料，其特征在于，所述富锂锰基正极材料的比表面积为1～2m2/g；
3.根据权利要求1所述富锂锰基正极材料，其特征在于，所述包覆层中的化合物包括氧化物、氟化物和盐中的至少一种；
4.根据权利要求1所述富锂锰基正极材料，其特征在于，所述富锂锰基正极材料所组成的电池的0.1C首次放电容量高于270mAh/g，首次库伦效率超过88％，0.33C充放电循环50圈后的容量保持率超过88％。
5.一种富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述焙烧为两段式烧结，所述两段式烧结具体包括：先于400～600℃保温4～8h，然后于800～1000℃保温12～18h；
7.根据权利要求5所述富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体和所述锂源的摩尔比为1：(1.05～2)。
8.一种正极极片，其特征在于
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求8所述正极极片。
10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求9所述锂离子电池。
...【技术特征摘要】
1.一种富锂锰基正极材料，其特征在于，包括基体材料和包覆在所述基体材料的至少部分表面上的包覆层；
2.根据权利要求1所述富锂锰基正极材料，其特征在于，所述富锂锰基正极材料的比表面积为1～2m2/g；
3.根据权利要求1所述富锂锰基正极材料，其特征在于，所述包覆层中的化合物包括氧化物、氟化物和盐中的至少一种；
4.根据权利要求1所述富锂锰基正极材料，其特征在于，所述富锂锰基正极材料所组成的电池的0.1c首次放电容量高于270mah/g，首次库伦效率超过88％，0.33c充放电循环50圈后的容量保持率超过88％。
5.一种富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：许铃鸿，程章桢，陈楚，高炯信，
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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