本发明属于锂离子电池，具体涉及一种低电负性高熵掺杂磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、在可再生能源和电动设备的存储系统中，锂电池技术是至关重要的一环，致力于可持续发展，对高性能、高安全、环境友好型电池材料的需求也日益增长。磷酸铁锂和三元材料是动力电池领域目前两类主流材料，其中磷酸铁锂更具安全优势，然而能量密度欠佳。磷酸铁锂进行锰掺杂后，电压平台从3.4v提升到4.1v，从而理论能量密度提升10%～20%，因此，磷酸锰铁锂电池能够为电动车提供更高的续航里程，新能源汽车行业的快速发展进一步推动了磷酸铁锂电池的生产技术进步。
2、但是，磷酸锰铁锂在实际应用中仍面临一些挑战，如mn3+的jahn-teller效应、电子电导率低及锂离子一维扩散速率慢等，这些问题会影响锂电池高倍率充放电性能和循环性能，其对新能源汽车的推广应用具有重大意义。
技术实现思路
1、为了应对现有技术中的挑战，本发明提供一种低电负性高熵掺杂磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法和应用，进而提升电池的循环、倍率以及安全性能。
2、一方面，本发明提供了一种磷酸锰铁锂正极材料，所述正极材料的化学式为：limnxfeymzpo4/c，其中：
3、x+y+z=1，0.75≤x+y≤0.90，0.25≤z≤0.10；
4、m为掺杂元素，m选自mg、ca、ni、al、co、sn、ti和zr中的至少一种；
5、所述掺杂元素m的构型熵∆sm的绝对值≥1.5r。
6、在一些实施方式中，所述m选自mg、ca、ni、al、co、fe、sn、ti和zr中的5-7种；在一些实施方式中，所述构型熵的计算公式如下：；其中，r是理想气体状态函数，xi代表第i个组分的摩尔分数，n代表元素个数；在一些实施方式中，碳元素占所述磷酸锰铁锂正极材料limnxfeymzpo4/c的质量分数为0.8-1.5wt%。
7、一方面，本发明提供了所述的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：
8、s1.按比例将锂源、锰源、铁源、m源及磷源混合，得到第一混合物；
9、s2.将步骤s1制得的第一混合物与碳源混合，得到第二混合物，对第二混合物降低粒径，得到前驱体；
10、s3.将步骤s2制备的前驱体依次经喷雾干燥、高温焙烧与粉碎筛分，得到所述磷酸锰铁锂正极材料。
11、在一些实施方式中，所述步骤s1中，锂源、锰源、铁源、m源及磷源分别按li计、按mn计、按fe计、按掺杂元素m的总量计、按p计的摩尔比为（0.8-1.2）：（0.2-0.6）：（0.3-0.8）：（0.05-0.15）：（0.6-1.5）进行混合；在一些实施方式中，所述步骤s2中，以所述前驱体的重量为100％计，所述碳源的加入量为2.0-3.5％。
12、在一些实施方式中，所述制备方法满足条件（a）-（f）中的至少之一者：
13、（a）所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂和磷酸二氢锂中的至少一种；
14、（b）所述锰源选自草酸锰、四氧化三锰、硫酸锰、醋酸锰和硝酸锰中的至少一种；
15、（c）所述铁源选自草酸亚铁、磷酸铁、醋酸铁、硝酸铁和三氧化二铁中的至少一种；
16、（d）所述磷源选自磷酸、磷酸铵、磷酸二氢铵中的至少一种；
17、（e）所述m源选自对应的硝酸盐、乙酸盐、磷酸盐、氧化物、氯化物中的至少一种；
18、（f）所述碳源选自壳聚糖、葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇中的至少一种。
19、在一些实施方式中，所述步骤s2中，降低粒径以砂磨的方式进行；在一些实施方式中，降低粒径至中位d50低于350 nm。
20、在一些实施方式中，所述步骤s3中，所述喷雾干燥的温度为160-250℃；在一些实施方式中，所述高温焙烧过程分两步进行，第一焙烧的温度为450-600℃，时间为3-8h；继续升温至第二焙烧温度650-850℃，时间为5-8h，焙烧过程在保护气下进行。
21、一方面，本发明提供了所述的磷酸锰铁锂正极材料在制备锂离子电池正极极片、半电池、锂离子电池中的应用。
22、一方面，本发明提供了一种锂离子正极极片，包括所述的磷酸锰铁锂正极材料，导电添加剂，粘结剂，分散剂和集流体。
23、一方面，本发明提供了一种锂离子电池，包括所述的磷酸锰铁锂正极材料。
24、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
25、通过低电负性高熵掺杂策略优化磷酸锰铁锂正极材料，采用多元素协同调控实现以下技术突破：首先，低电负性阳离子引入缺陷能级，使材料带隙降低，电子电导率明显提升；其次，高熵效应驱动降低约20%以上，晶格畸变率明显降低；同时多元素配位场协同抑制的jahn-teller效应，使八面体畸变度降低。基于该材料的20ah软包电池在2.5-4.25v范围内展现优异综合性能：循环1500次容量保持率较传统lmfp明显提升，热失控温度及安全性得到明显改善。
1.一种磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述正极材料的化学式为：limnxfeymzpo4/c，其中：
2.如权利要求1所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述m选自mg、ca、ni、al、co、fe、sn、ti和zr中的5-7种；和/或
3.如权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，锂源、锰源、铁源、m源及磷源分别按li计、按mn计、按fe计、按掺杂元素m的总量计、按p计的摩尔比为（0.8-1.2）：（0.2-0.6）：（0.3-0.8）：（0.05-0.15）：（0.6-1.5）进行混合；和/或
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足条件（a）-（f）中的至少之一者：
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，降低粒径以砂磨的方式进行；和/或
7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述喷雾干燥的温度为160-250℃；和/或
8.如权利要求1-3任一所述的磷酸锰铁锂正极材料在制备锂离子电池正极极片、半电池、锂离子电池中的应用。
9.一种锂离子正极极片，其特征在于，包括如权利要求1-3任一所述的磷酸锰铁锂正极材料，导电添加剂，粘结剂，分散剂和集流体。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1-3任一所述的磷酸锰铁锂正极材料。