本發(fā)明涉及電池，特別是涉及焦磷酸鋯作為包覆摻雜劑的應(yīng)用、正極材料及制備方法、電池。

背景技術(shù)：

1、鎳錳酸鋰（lini0.5mn1.5o4）作為一種高電壓正極材料，具有高達(dá)4.7v（vs.?li/li+）的放電平臺(tái)，比能量超過(guò)600wh/kg，且不含鈷元素，因此較為環(huán)保，成本也相對(duì)較為低廉，因此成為了最有潛力商業(yè)化的下一代高電壓正極材料之一。

2、然而，鎳錳酸鋰材料在充放電過(guò)程中表面晶格釋氧導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而導(dǎo)致電池的循環(huán)性能較差。

3、傳統(tǒng)技術(shù)中，采用摻雜和包覆的方式對(duì)鎳錳酸鋰材料進(jìn)行改性，但是摻雜和包覆需要分次進(jìn)行，工藝較為復(fù)雜，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要提供一種焦磷酸鋯作為包覆摻雜劑的應(yīng)用、正極材料及制備方法、電池，鎳錳酸鋰材料的摻雜和包覆在一個(gè)步驟中完成，縮短工藝流程，保證正極材料導(dǎo)電性能的同時(shí)，降低成本，提高電池的循環(huán)性能。

2、本申請(qǐng)的第一方面提供了焦磷酸鋯作為包覆摻雜劑的應(yīng)用，其中，焦磷酸鋯與鎳錳氫氧化物前驅(qū)體、鋰源混合后經(jīng)過(guò)一次燒結(jié)處理，得到正極材料；正極材料包括核部和包覆層。

3、在一些實(shí)施方式中，包覆層的厚度為2nm~5nm。

4、在一些實(shí)施方式中，包覆層的包覆率＞85%。

5、在一些實(shí)施方式中，核部的通式為lianibmn(8-a-4b-4x)zrxo4，0<a<1；0<b<1；0<x<1.5。

6、本申請(qǐng)的第二方面提供一種正極材料的制備方法，該制備方法包括使用焦磷酸鋯作為包覆摻雜劑，正極材料由如下步驟制備：將焦磷酸鋯、鎳錳氫氧化物前驅(qū)體、鋰源混合后進(jìn)行燒結(jié)處理，得到正極材料。

7、在一些實(shí)施方式中，燒結(jié)處理的溫度為900℃~950℃。

8、在一些實(shí)施方式中，鎳錳氫氧化物前驅(qū)體與焦磷酸鋯的粒徑比為（100:1）~（500:1）。

9、在一些實(shí)施方式中，鎳錳氫氧化物前驅(qū)體的粒徑為5μm~10μm。

10、在一些實(shí)施方式中，焦磷酸鋯的粒徑為20nm~50nm。

11、在一些實(shí)施方式中，鎳錳氫氧化物前驅(qū)體與焦磷酸鋯的質(zhì)量比為1:（0.005~0.01）。

12、本申請(qǐng)的第三方面提供一種正極材料，該正極材料經(jīng)由焦磷酸鋯作為包覆摻雜劑制備得到。

13、本申請(qǐng)的第四方面提供一種電池，該電池包括上述第三方面提供的正極材料。

14、與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本申請(qǐng)至少具有以下有益效果：

15、首先，本申請(qǐng)采用焦磷酸鋯作為正極材料包覆摻雜劑，同時(shí)對(duì)鎳錳酸鋰進(jìn)行摻雜和包覆，相對(duì)于傳統(tǒng)的鎳錳酸鋰改性中摻雜和包覆需要分步進(jìn)行的方式，很大程度上簡(jiǎn)化了工藝流程，節(jié)省了制備時(shí)間和成本。

16、其次，焦磷酸鋯作為正極材料包覆摻雜劑時(shí)，zr4+能夠與o形成較強(qiáng)的zr-o鍵，有效抑制鎳錳酸鋰材料在充放電過(guò)程中表面晶格釋氧，同時(shí)在鎳錳酸鋰表面形成li3po4快離子導(dǎo)體包覆層，一方面，可有效隔絕核部與電解液的接觸，另一方面，包覆層具備良好的離子傳輸能力，可有效避免因包覆帶來(lái)的鋰離子傳輸受到的影響。

17、本申請(qǐng)?zhí)峁┑恼龢O材料的制備方法，通過(guò)將焦磷酸鋯、鎳錳氫氧化物前驅(qū)體、鋰源混合后進(jìn)行燒結(jié)處理，鎳錳氫氧化物前驅(qū)體轉(zhuǎn)化成為鎳錳酸鋰，焦磷酸鋯中的焦磷酸根離子在高溫下會(huì)發(fā)生斷鍵分解，形成磷酸根離子，由于反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，磷酸根離子向外層遷移，與鋰源中的鋰離子結(jié)合，在鎳錳酸鋰表面形成薄且均勻且連續(xù)的li3po4快離子導(dǎo)體包覆層，可有效減小因包覆帶來(lái)的能量密度下降的問(wèn)題，有利于縮短鋰離子的傳輸距離，提升鋰離子的傳輸速度，有利于提升電池的快充性能。

技術(shù)特征：

1.焦磷酸鋯作為包覆摻雜劑的應(yīng)用，其特征在于，所述焦磷酸鋯與鎳錳氫氧化物前驅(qū)體、鋰源混合后經(jīng)過(guò)一次燒結(jié)處理，得到正極材料；所述正極材料包括核部和包覆層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述包覆層的厚度為2nm~5nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其特征在于，所述包覆層的包覆率＞85%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其特征在于，所述核部的通式為lianibmn(8-a-4b-4x)zrxo4，0<a<1；0<b<1；0<x<1.5。

5.正極材料的制備方法，其特征在于，使用焦磷酸鋯作為包覆摻雜劑，所述正極材料由如下步驟制備：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正極材料的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)處理的溫度為900℃~950℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正極材料的制備方法，其特征在于，所述鎳錳氫氧化物前驅(qū)體與所述焦磷酸鋯的粒徑比為（100:1）~（500:1）；

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正極材料的制備方法，其特征在于，所述鎳錳氫氧化物前驅(qū)體與所述焦磷酸鋯的質(zhì)量比為1:（0.005~0.01）。

9.正極材料，其特征在于，經(jīng)由焦磷酸鋯作為包覆摻雜劑制備得到。

10.電池，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的正極材料。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及焦磷酸鋯作為正極材料包覆摻雜劑的應(yīng)用、正極材料及制備方法、電池，其中，所述正極材料為鎳錳酸鋰；所述焦磷酸鋯與鎳錳氫氧化物前驅(qū)體、鋰源混合后經(jīng)過(guò)一次燒結(jié)處理，得到正極材料；所述正極材料包括核部和包覆層。本申請(qǐng)采用焦磷酸鋯作為正極材料包覆摻雜劑，同時(shí)對(duì)鎳錳酸鋰進(jìn)行摻雜和包覆，Zr<supgt;4+</supgt;能夠與O形成較強(qiáng)的Zr?O鍵，有效抑制鎳錳酸鋰材料在充放電過(guò)程中表面晶格釋氧，同時(shí)在鎳錳酸鋰表面形成Li<subgt;3</subgt;PO<subgt;4</subgt;快離子導(dǎo)體包覆層，一方面，可有效隔絕核部與電解液的接觸，另一方面，包覆層具備良好的離子傳輸能力，可有效避免因包覆帶來(lái)的鋰離子傳輸受到的影響。

技術(shù)研發(fā)人員：錢(qián)云龍,張雪,岳宏芫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州清陶新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8