[发明专利]一种纳米级锂电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米级锂电池正极材料，其特征在于：该材料以锂铁磷酸盐为基材，还掺有导电掺杂离子和增压掺杂离子，化学通式为：(Li_x[M_1-x])(Fe_y[N_1-y])PO₄，式中：x＝0.9～0.96；y＝0.93～0.97；M为导电掺杂离子，选自Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ti²⁺、Al³⁺、B³⁺、Ce³⁺、C⁴⁺、Si⁴⁺、Ge⁴⁺或P⁵⁺其中之一或任意两种以上的组合；N为增压掺杂离子，选自Ti²⁺、V⁵⁺、Co³⁺、Ni³⁺、Mn²⁺、Cr³⁺、Cu²⁺或Mo⁴⁺其中之一或任意两种以上的组合。

2.根据权利要求1所述的纳米级锂电池正极材料，其特征在于：该材料的颗粒直径为40～80nm。

3.权利要求1或2所述纳米级锂电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法采用固相反应，包括以下步骤：

a.将磷酸二氢锂、乙二酸亚铁、葡萄糖及导电掺杂剂和增压掺杂剂混合均匀后，碎成粉体，其中，各原料的摩尔比为：磷酸二氢锂∶乙二酸亚铁∶葡萄糖∶导电掺杂剂∶增压掺杂剂＝1∶0.98～0.99∶0.069～0.07∶0.04～0.1∶0.029～0.07；或磷酸二氢锂∶乙二酸亚铁∶葡萄糖∶导电掺杂剂∶增压掺杂剂＝9.62∶9.80∶0.67∶0.42∶0.69；或磷酸二氢锂∶乙二酸亚铁∶葡萄糖∶导电掺杂剂∶增压掺杂剂＝9.62∶9.73∶0.67∶0.96；0.31；或磷酸二氢锂∶乙二酸亚铁∶葡萄糖∶导电掺杂剂∶增压掺杂剂＝9.62∶9.73∶0.67∶0.68∶0.50；

b.将步骤a得到的粉体压粒后，在惰性气体环境中，升温到200～400℃恒温烧结2～3小时；

c.冷却至室温，取出后碎成粉体、混合均匀；

d.将步骤c得到的粉体压粒后，在惰性气体环境中，升温到500～780℃恒温烧结15～20小时；

e.冷却至室温，取出后碎成粉体；

f.将步骤e得到的粉体进行超微气流粉碎和分级。

4.根据权利要求3所述纳米级锂电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述导电掺杂剂为Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ti²⁺、Al³⁺、B³⁺、Ce³⁺、C⁴⁺、Si⁴⁺、Ge⁴⁺或P⁵⁺的化合物或任意两种以上的组合。

5.根据权利要求3所述纳米级锂电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述导电掺杂剂的加入量为：导电掺杂离子的摩尔数是锂离子摩尔数与导电掺杂离子摩尔数之和的4～10％。 

6.根据权利要求3所述纳米级锂电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述增压掺杂剂为Ti²⁺、V⁵⁺、Co³⁺、Ni³⁺、Mn²⁺、Cr³⁺、Cu²⁺或Mo⁴⁺的氧化物、碳酸盐、硫化物或磷酸盐或任意两种以上的组合。

7.根据权利要求3所述纳米级锂电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述增压掺杂剂的加入量为：增压掺杂离子的摩尔数是铁离子摩尔数与增压掺杂离子摩尔数之和的3～7％。

8.根据权利要求3所述纳米级锂电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤a、c和e中，碎成粉体时，采用ZrO球磨机。