尖晶石型镍锰酸锂材料、制备方法、电池及用电设备.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115966698A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202211723199.1(22)申请日2022.12.30(71)申请人蜂巢能源科技股份有限公司地址213299江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人秦仙仙万宁杨红新刘静(74)专利代理机构深圳紫藤知识产权代理有限公司44570专利代理师黄威(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M10/0525(2010.01)C01G53/00(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图2页(54)发明名称尖晶石型镍锰酸锂材料、制备方法、电池及用电设备(57)摘要本申请公开了一种尖晶石型镍锰酸锂材料、制备方法、电池及用电设备。本申请的尖晶石型镍锰酸锂材料，包括导电网络以及分布于导电网络的尖晶石型镍锰酸锂；尖晶石型镍锰酸锂的化学式为LixNiyMnzO4，其中，x的范围为1～1.5，y的范围为0～2，z的范围为0～2。本申请的尖晶石型镍锰酸锂材料通过以下方法制备：将镍源、锰源加入混合溶剂中，加入沉淀剂，将所得溶液干燥，进行第一次煅烧；第一次煅烧后所得产物加入锂源以及导电网格材料，进行第二次煅烧，得到尖晶石型镍锰酸锂材料。本申请通过在导电网络中嵌入尖晶石型镍锰酸锂，提高了材料的稳定性以及导电性。CN115966698ACN115966698A权利要求书1/1页1.一种尖晶石型镍锰酸锂材料，其特征在于，包括导电网络以及分布于所述导电网络的尖晶石型镍锰酸锂；所述尖晶石型锰酸锂的化学式为LixNiyMnzO4，其中，x的范围为1～1.5，y的范围为0～2，z的范围为0～2。2.根据权利要求1所述的尖晶石型镍锰酸锂材料，其特征在于，所述尖晶石型镍锰酸锂的平均粒径为3～5μm。3.根据权利要求1所述的尖晶石型镍锰酸锂材料，其特征在于，所述导电网络与所述尖晶石型镍锰酸锂的质量比为：1.0～1.5：1。4.根据权利要求1所述的尖晶石型镍锰酸锂材料，其特征在于，所述导电材料选自石墨烯、碳纳米棒、无定型碳、石墨、氧化铟锡、聚乙烯二氧噻吩、纳米银线、金属网格中的一种或多种。5.一种如权利要求1所述的尖晶石型镍锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将镍源、锰源加入混合溶剂中，加入沉淀剂，将所得溶液干燥，进行第一次煅烧，得到产物；将所述产物加入锂源以及导电网格材料，进行第二次煅烧，得到尖晶石型镍锰酸锂材料。6.根据权利要求4所述的尖晶石型镍锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述混合溶剂的粘度为600～800mPa·s。7.根据权利要求4所述的尖晶石型镍锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述第二次煅烧的煅烧温度为700～900℃，所述第二次煅烧的时间为10～14h。8.根据权利要求4所述的尖晶石型镍锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述第一次煅烧的温度为：500～600℃，所述第一次煅烧的时间为4～6h。9.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1～4任一项所述的尖晶石型镍锰酸锂材料或如权利要求5～8任一项所述的制备方法制备的尖晶石型镍锰酸锂材料。10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池。2CN115966698A说明书1/8页尖晶石型镍锰酸锂材料、制备方法、电池及用电设备技术领域[0001]本发明涉及锂电技术领域，具体涉及一种尖晶石型镍锰酸锂材料、制备方法、电池及用电设备。背景技术[0002]锂离子电池中用作正极材料的物质主要是锂与过渡金属氧化物形成的嵌入式化合物，尖晶石镍锰酸锂就是其中的一种。目前商业化的锂离子电池所用的正极材料几乎都以LiCoO2为主，其工作电压偏高，倍率性能好，缺点是实际容量较低，目前实际放电比容量已达到理论容量的95％，很难有更多突破，极大地限制了其应用价值。此外其昂贵的价格更局限了它的使用范围。[0003]尖晶石结构镍锰酸锂材料的元素廉价易得，但其比容量上限仅为约148mAh/g，低于橄榄石结构正极，远低于层状结构正极；平均对锂电压4V，对应电池能量密度偏低。另外，+3价锰对电池性能表现也有不利影响。所以镍锰酸锂并不是主流动力/储能电池正极。用镍均匀取代25％的锰，使得镍锰酸锂变为镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4，该正极材料具备约4.7V的电压平台，这使得电池单体能量密度接近三元电池；镍锰酸锂中锰的化合价原则上处于+4价，这使得正极和电池的综合性能有所改善。当然，为了抑制锰的变价、应对高电压的影响，镍锰酸锂的实用化需要有效的合成与改性手段，也需要配套电解质体系的支持。[0004]目前对尖晶石相镍锰酸锂制备技术的研究还很不成功，循环性能有所提高但又引起了材料的起始容量下