[发明专利]多位掺杂型磷酸铁锂正极材料制备方法及其应用

权利要求书

1.一种多位掺杂型磷酸铁锂正极材料，该正极材料用名义组成式Li_1-xA_xFe_1-yB_yP_1-zC_zO₄D_δ表示，在同一掺杂位掺杂一种或多种元素；其特征在于，其掺杂是采用LiFePO₄晶格中锂位、铁位、磷位和氧位中多个母体位同时被掺杂，其中锂位掺杂物为稀土镧系元素化合物中至少一种；所述稀土镧系元素化合物包括除放射性钷外的镧系元素中镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥的氧化物、氢氧化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、氟化物和有机盐；铁位掺杂物为过渡元素Mn、Co、Ni化合物和镧系元素中除放射性钷外的化合物中至少一种，所述过渡元素Mn、Co、Ni化合物包括过渡元素Mn、Co、Ni的氧化物、氢氧化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐和有机盐中至少一种；

锂位掺杂用A表示，A为除放射性钷外稀土镧系元素，对应于上述锂位掺杂物，掺杂量范围0≤x≤0.05；

铁位掺杂用B表示，B为过渡元素Mn、Co、Ni和除放射性钷外稀土镧系元素中至少一种，对应于上述铁位掺杂物，掺杂量范围0≤y≤0.05；

磷位掺杂用C表示，C为B、W、S和Si元素中至少一种，对应于含B、W、S和Si元素的化合物或单质，掺杂量范围0≤z≤0.5；

氧位掺杂用D表示，D为氧族元素和卤素元素中至少一种，对应于氧族元素和卤素元素的化合物，掺杂量范围0≤δ≤2；

并且x、y、z、δ中至少两个不能同时为0。

2.根据权利要求1所述多位掺杂型磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述掺杂物是符合化学计量比的化合物或是非化学计量比化合物，所述合成掺杂物是非化学计量比化合物时，涉及到不等电价掺杂取代对应缺陷化学方程式是：

Li位：

Fe位：

P位：

上述氧位的掺杂量是一种名义组成量，不代表实际进入氧晶格位的最终掺杂量。

3.一种权利要求1所述多位掺杂型磷酸铁锂正极材料的制备方法，采用掺杂物与母体原料一次混料的固相法合成方式合成，将掺杂物与母体原料加入球磨介质混合，混合球磨时间6～12小时，在40～70℃下烘干；烘干后粉体在惰性气氛或还原气氛下加热400～550℃，保温2～10小时进行预煅烧；二次球磨6～12小时，在40～70℃下烘干，然后在惰性气氛或者还原气氛下，550～850℃二次煅烧，得名义组成式为Li_1-xA_xFe_1-yB_yP_1-zC_zO₄D_δ的多位掺杂型磷酸铁锂粉体；其特征在于，锂位原料、铁位原料、磷位原料和氧位掺杂物按((1-x)Li+xA)∶((1-y)Fe+yB)∶((1-z)P+zC)∶D＝1∶1∶1∶δ的摩尔比称量原料，母体原料与掺杂物按0≤x≤0.05、0≤y≤0.05、0≤z≤0.5和0≤δ≤2的比例在溶剂中一次混料。

4.根据权利要求3所述多位掺杂型磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述各母体位的原料为：

所述锂位原料为Li₂CO₃，草酸锂，醋酸锂和LiOH中至少一种，其原料的纯度包括工业级99.2％、电池级≥99.5％和高纯级≥99.9％；

所述铁位原料为草酸亚铁、醋酸亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、磷酸亚铁中至少一种；

所述磷位原料为磷酸铵，磷酸氢二铵，磷酸二氢铵，磷酸亚铁中至少一种；

所述氧位掺杂物为含氮有机物、含硫化合物、硫单质、含氯化合物和含氟化合物中至少一种；其中含氮有机物为尿素；含氯化合物为氯化铵、氯化钠；含氟化合物为氟化铵、氟化锂。