[發明專利]多金屬摻雜磷酸鐵鋰/碳復合材料及制備方法

有效

• 申請號: 201810062087.3
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108511700B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 張云;吳昊;曾金明
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多金屬摻雜磷酸鐵鋰/碳復合材料的制備方法，所述多金屬摻雜磷酸鐵鋰/碳復合材料，分子式是LiFe_{(1-(a/2)x-(b/2)y)}M_xN_yPO₄/C，其中，x+y＝0.01-0.1，M、N為摻雜金屬，a，b分別為M、N摻雜金屬的價態，a、b不為0，并且a是二價以下，b是三價以上；其中，摻雜金屬M、N原位占據鐵位；其特征在于：包括以下步驟，

1)分別制備得到M金屬摻雜的水合磷酸亞鐵和N金屬摻雜的水合磷酸鐵，分子式分別是[Fe_(1-(a/2)x)M_x]₃(PO₄)₂·mH₂O和Fe_(1-(b/3)y)N_yPO₄·nH₂O；

2)將1)得到的M金屬摻雜的水合磷酸亞鐵和N金屬摻雜的水合磷酸鐵按一定比例混合后，并與磷源、鋰源和碳源在氮氣氣氛下煅燒得到多金屬摻雜磷酸鐵鋰/碳復合材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟1)得到的M金屬摻雜的水合磷酸亞鐵和N金屬摻雜的水合磷酸鐵在60℃-500℃的溫度范圍內，氮氣氛圍保護下保溫，得到部分脫水的M金屬摻雜的水合磷酸亞鐵或N金屬摻雜的無水磷酸鐵，并用于步驟2)。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟1)制備得到M金屬摻雜的水合磷酸亞鐵包括以下具體步驟，將可溶性磷酸鹽溶液用時20-80分鐘分別勻速加入到元素比例Fe：M＝(1-x)：x，(x＝0.01-0.1)的鐵源與金屬M鹽混合溶液中，此混合溶液總金屬離子濃度為0.1-2.0M；攪拌此混合溶液，同時滴加堿溶液調節pH至5.0-7.5；加料完成后繼續攪拌，過濾、洗滌后低溫烘干得到M金屬摻雜的水合磷酸亞鐵。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟1)制備得到N金屬摻雜的水合磷酸鐵包括以下具體步驟，將可溶性磷酸鹽溶液用時20-80分鐘分別勻速加入到元素比例Fe：N＝(1-y)：y(y＝0.01-0.1)的鐵源與金屬N鹽混合溶液中，此混合溶液總金屬離子濃度為0.1-2.0M；攪拌此混合溶液，滴加氧化劑，氧化劑過量20％-100％，同時滴加堿溶液調節pH至5.0-7.5；加料完成后繼續攪拌，過濾、洗滌后低溫烘干得到N金屬摻雜的水合磷酸鐵。

5.根據權利要求2或3任一所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中可溶性磷酸鹽溶液的摩爾濃度是0.1-2.0M。

6.根據權利要求2或3任一所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中可溶性磷酸鹽的體積與混合溶液的體積比是(1.5-2.5)：3。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟2)的具體步驟如下，將步驟1)得到的M金屬摻雜的水合磷酸亞鐵和N金屬摻雜的水合磷酸鐵按一定比例混合后，并與磷源、鋰源和碳源先進行砂磨，經干燥，再在氮氣氣氛下煅燒得到多金屬摻雜磷酸鐵鋰/碳復合材料。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述金屬M是Mg、Co、Zn、Ni、Ca、Sr或Cu中的其中一種，N是Al、Ti、V、Mn或Ce中的其中一種。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：y≤x。