[发明专利]一种共掺杂磷酸铁锂材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种共掺杂磷酸铁锂材料，其特征在于，所述共掺杂磷酸铁锂材料包括铁位掺杂元素和锂位掺杂元素，所述铁位掺杂元素在共掺杂磷酸铁锂材料中的含量为I_F，锂位掺杂元素在共掺杂磷酸铁锂材料中的含量为I_L，I_F和I_L满足如下关系式：

I＝4×(I_F²/I_L)/9(I_F+I_L)，其中，0＜I≤1。

2.根据权利要求1所述的共掺杂磷酸铁锂材料，其特征在于，0.5≤I≤1；

优选地，4000ppm≤I_F≤6000ppm；

优选地，2000ppm≤I_L≤4000ppm。

3.根据权利要求1或2所述的共掺杂磷酸铁锂材料，其特征在于，所述铁位掺杂元素包括Sn和/或Ti，优选为Sn；

优选地，所述锂位掺杂元素包括离子半径小于Li⁺的金属元素，优选为Mg。

4.一种如权利要求1-3任一项所述共掺杂磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

将锂源、铁源、磷源和掺杂元素源进行混合和煅烧，得到所述共掺杂磷酸铁锂材料；

所述掺杂元素源包括铁位掺杂元素源和锂位掺杂元素源。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合包括先将锂源、铁源、磷源和锂位掺杂元素源进行混合，然后干燥和粉碎，再将粉碎后得到的粉碎料与铁位掺杂元素源进行混合；

优选地，所述锂源和铁源的添加量满足Li与Fe的摩尔比为(0.99-1.01):1；

优选地，所述铁源和磷源的添加量满足Fe与P的摩尔比为(0.999-1.001):1。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述锂源、铁源、磷源和锂位掺杂元素源进行混合的方式包括湿法研磨；

优选地，所述锂源、铁源、磷源和锂位掺杂元素源进行混合时还加入了碳源；

优选地，所述碳源包括碳纳米管。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的方式包括喷雾干燥；

优选地，所述喷雾干燥的压力为0.2-0.3MPa，温度为150-250℃；

优选地，所述粉碎的方式包括气流磨粉碎；

优选地，所述粉碎料与铁位掺杂元素源进行混合的方式包括离心混合；

优选地，所述离心混合的转速为9000-11000rpm/min。

8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为650-750℃，时间为6-8h；

优选地，所述煅烧的升温速率为1-3℃/min；

优选地，所述煅烧在氮气和/或惰性气体中进行。

9.根据权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将锂源、铁源、磷源、碳源和锂位掺杂元素源进行湿法研磨，然后在150-250℃的温度，0.2-0.3MPa的压力下进行喷雾干燥，再进行气流磨粉碎，得到粉碎料，将所述粉碎料与铁位掺杂元素源在9000-11000rpm/min的转速下进行离心混合，得到混合料；

所述锂源和铁源的添加量满足Li与Fe的摩尔比为(0.99-1.01):1，所述铁源和磷源的添加量满足Fe与P的摩尔比为(0.999-1.001):1；

(2)将步骤(1)所述混合料在氮气和/或惰性气体中，以1-3℃/min的升温速率，650-750℃的温度煅烧6-8h，得到所述共掺杂磷酸铁锂材料。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求1-3任一项所述的共掺杂磷酸铁锂材料。