[发明专利]核壳型碳包覆纳米级磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种核壳型碳包覆纳米级磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：

（1）将质量分数为85%的浓磷酸溶于溶剂中，并加入氨水调节溶液的pH值为1～3，然后加入用于形成导电高分子的有机单体、Fe³⁺化合物及掺杂元素盐溶液得到混合溶液，将获得的混合溶液于0～80℃条件下搅拌反应2～6h，然后过滤得到固体物质，将固体物质用大量去离子水或者乙醇冲洗至滤液颜色为无色透明且滤液pH为6～8为止，再在烘箱中于60～80℃条件下烘干24 h，得到由导电高分子包覆的磷酸铁-掺杂元素磷酸盐复合材料；

（2）将由导电高分子包覆的磷酸铁-掺杂元素磷酸盐复合材料、锂源化合物及导电剂或导电剂前驱体按一定摩尔比称取后放入球磨罐中，并加入乙醇溶剂至球磨罐体积的4/5，在高能球磨机中球磨1～6h，烘干，压片，得一次处理片状前驱体；

（3）将一次处理片状前驱体置于高温烧结炉中，在N₂、Ar、N₂与H₂混合气体或Ar与H₂混合气体的气氛中，以5～30℃/min的加热速率升温，于300～500℃恒温焙烧3～5 h，然后以1～20℃/min降温速率冷却至室温，将冷却后的样品再次球磨1～6 h，烘干，压片，得到二次处理片状前驱体，其中N₂与H₂混合气体和Ar与H₂混合气体中的H₂体积百分数分别为5%～10%；

（4）将二次处理片状前驱体置于高温烧结炉中，在N₂、Ar、N₂与H₂混合气体或Ar与H₂混合气体的气氛中，以5～30℃/min的加热速率升温，于650～800℃恒温焙烧15～20 h，然后以1～20℃/min降温速率冷却至室温，即得到核壳型二碳包覆纳米级磷酸铁锂复合正极材料。

2.根据权利要求1所述的核壳型碳包覆纳米级磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的溶剂为去离子水、无水乙醇、乙二醇或者甘油。

3.根据权利要求1所述的核壳型碳包覆纳米级磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的Fe³⁺化合物：磷酸：掺杂元素盐溶液中的掺杂元素：有机单体的摩尔比为1～2：2：0～1：1～5。

4.根据权利要求3所述的核壳型碳包覆纳米级磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述的Fe³⁺化合物为硝酸铁、醋酸铁、氯化铁或柠檬酸铁。

5.根据权利要求3所述的核壳型碳包覆纳米级磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述的掺杂元素盐溶液中的盐溶液为硝酸盐、醋酸盐、氯化盐或柠檬酸盐，其中掺杂元素为Mn³⁺，Co³⁺，Ni³⁺，Ca²⁺，Mg²⁺或Zn²⁺。

6.根据权利要求3所述的核壳型碳包覆纳米级磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述的形成导电高分子的有机单体为苯胺、吡咯或噻吩。

7.根据权利要求1或6所述的核壳型碳包覆纳米级磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的由导电高分子包覆的磷酸铁-掺杂元素磷酸盐复合材料中的铁及掺杂元素的共同摩尔量：所述的锂源化合物中的锂元素的摩尔量：所述的导电剂或导电剂前驱体的摩尔量为1.0：0.90～1.0：0.1～5。

8.根据权利要求7所述的核壳型碳包覆纳米级磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述的锂源化合物为碳酸锂、醋酸锂、氢氧化锂、磷酸锂和硝酸锂中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的核壳型二次碳包覆纳米级磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述的导电剂为石墨粉、碳黑和乙炔黑中的至少一种；所述的导电剂前驱体为蔗糖、葡萄糖、淀粉、甲醛-间苯二酚树脂、碳凝胶、聚丙烯酰胺和聚丙烯中的至少一种。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的核壳型碳包覆纳米级磷酸铁锂复合正极材料的制备方法制成的磷酸铁锂复合正极材料。