1.一種正極材料,其特征在于,所述正極材料為尖晶石型鎳錳酸鋰LiNi0.5Mn1.5O4-δ(0≤δ<0.1),所述尖晶石型鎳錳酸鋰中具有自表面向內(nèi)摻雜地濃度逐漸降低地金屬元素,從而形成了與內(nèi)核結(jié)構(gòu)相近且緊密連接的摻雜層,也稱殼層,所述殼層的厚度大于0,所述金屬元素的摻雜量占所述尖晶石型鎳錳酸鋰重量的百分含量x≤10wt%;
優(yōu)選地,0<x≤5wt%;更優(yōu)選地,0<x≤2wt%;進一步優(yōu)選地,0.29≤x≤0.89wt%;更進一步優(yōu)選地,0.56≤x≤0.62wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料,其特征在于,所述殼層的厚度為1~50nm;優(yōu)選為1~30nm;更優(yōu)選為10~25nm,例如可以為15nm或者20nm。
優(yōu)選地,所述金屬元素選自Mg、Ca、Al、Ti、Fe、Co、Cu、Zn、Zr中的一種或多種。
3.一種制備權(quán)利要求1或2中所述正極材料的方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟:
(1)將原材料尖晶石型鎳錳酸鋰LiNi0.5Mn1.5O4-δ(0≤δ<0.1),摻雜金屬的前驅(qū)體和沉淀劑分散在溶劑中,加入調(diào)節(jié)劑以調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值至1.5~7.0,加熱攪拌反應(yīng),使得引入的所述前驅(qū)體轉(zhuǎn)化為含有該摻雜金屬元素的固相化合物,并均勻沉積在所述尖晶石型鎳錳酸鋰的表面,反應(yīng)完成后分離,洗滌,干燥,得到中間產(chǎn)物;
(2)將所述中間產(chǎn)物研磨均勻,煅燒,冷卻至室溫,得到所述正極材料。
步驟(1)中,所述反應(yīng)為金屬離子的沉淀-熱滲透反應(yīng)。
步驟(1)中,所述溶劑為水或乙醇。
步驟(1)中,所述沉淀劑為碳酸鹽、碳酸氫鹽、甲酸鹽、乙酸鹽、磷酸氫鹽和磷酸鹽中的一種或多種。
步驟(1)中,所述前驅(qū)體選自金屬元素的氯化鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、高氯酸鹽、醋酸鹽和醇鹽中的至少一種;優(yōu)選所述金屬元素可以為Mg、Ca、Al、Ti、Fe、Co、Cu、Zn、Zr中的一種或多種;所述前驅(qū)體例如可以為九水合硝酸鋁,六水合氯化鐵、二水合乙酸鋅或鈦酸四丁酯中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,所述步驟(2)中,以1~50℃/分鐘的升溫速率升溫至200~1200℃煅燒1~10小時;
優(yōu)選地,以3~15℃/分鐘的升溫速率升溫至450~800℃,煅燒3~4小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制備方法,其特征在于,
所述沉淀劑選自碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、甲酸銨、乙酸銨、甲酰胺、乙酰胺、尿素、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸三銨、磷酸一氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸鈉、磷酸一氫鉀、磷酸二氫鉀和磷酸鉀中的一種或多種;進一步優(yōu)選為磷酸氫二銨與甲酸銨的混合物、甲酸銨、碳酸氫鈉或尿素。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一項所述的制備方法,其特征在于,
步驟(1)中,加入調(diào)節(jié)劑以調(diào)節(jié)所述反應(yīng)體系的pH值至2.0~5.5;更優(yōu)選為3.0~5.0;
優(yōu)選地,所述調(diào)節(jié)劑選自甲酸、乙酸、鹽酸、硝酸、硫酸、高氯酸、氨水、氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6中任一項所述的制備方法,其特征在于,
所述步驟(1)中的攪拌反應(yīng)溫度為20~95℃,優(yōu)選30~80℃;進一步優(yōu)選為45~90℃;反應(yīng)時間為2~4小時;
例如可以在45℃下攪拌2小時;或者在50℃下攪拌2小時;或者在90℃下攪拌4小時;或者在90℃下攪拌4小時。
可選地,所述步驟(2)中,以1~50℃的升溫速率升溫至200~1200℃煅燒1~10小時;優(yōu)選升溫至450~800℃,煅燒3~4小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7中任一項所述的制備方法,其特征在于,在步驟(1)的反應(yīng)體系中,所述原材料尖晶石鎳錳酸鋰的濃度為0.01g/L~1000g/L,優(yōu)選為0.1g/L~100g/L,進一步優(yōu)選為1g/L~80g/L,更優(yōu)選為20~50g/L;
所述前驅(qū)體的濃度為1×10-6mol/L~0.1mol/L;優(yōu)選1×10-5mol/L~0.01mol/L;進一步優(yōu)選為1×10-4mol/L~1×10-3mol/L;
所述沉淀劑的濃度為1×10-6mol/L~10mol/L,優(yōu)選1×10-5mol/L~1mol/L。
9.一種電極,其包括權(quán)利要求1或2所述的正極材料。
10.一種電池,其包括權(quán)利要求9所述的電極。