[发明专利]一种锂离子电池正极材料-掺杂金属离子的磷酸铁及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池正极材料-掺杂金属离子的磷酸铁，其特征在于其由Fe源、P源及掺杂金属离子组成；

其中Fe：掺杂金属离子：P的摩尔比为0.92～0.99∶0.01～0.08∶1；其中掺杂金属离子为Al³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺或Ce³⁺。

2.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料-掺杂金属离子的磷酸铁的共沉淀制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：

(1)、原料的混合

将磷源、铁源及掺杂金属离子加入到盛有纯水的容器中溶解混合，形成磷源、铁源及掺杂金属离子原料混合物；

所述的磷源为可溶性的磷酸盐或磷酸；其中可溶性的磷酸盐为(NH₄)₂HPO₄或NH₄H₂PO₄；

其中铁源为铁的碳酸盐、醋酸盐、硝酸盐、铁的氧化物或铁的氢氧化物；

其中掺杂金属离子为Al³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺或Ce³⁺的可溶性盐或氢氧化物或氧化物；

Al³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺或Ce³⁺的可溶性盐为Al³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺或Ce³⁺的硝酸盐或醋酸盐；

(2)、掺杂金属离子的磷酸铁的前躯体的制备

将步骤(1)所得的磷、铁及掺杂金属离子的原料混合物在温度为20～100℃下，通过共沉淀或溶胶-凝胶法获得掺杂金属离子的磷酸铁的前躯体；

(3)、掺杂金属离子的磷酸铁的制备

对步骤(2)所得的掺杂金属离子的磷酸铁前躯体进行洗涤、过滤，然后对其进行热处理，即控制温度在300～600℃，在空气中烧结5小时，再经粉碎后过筛，即形成本发明的锂离子电池的正极材料-掺杂金属离子的磷酸铁。

3.如权利要求2所述的一种锂离子电池正极材料-掺杂金属离子的磷酸铁的共沉淀制备方法，其特征在于制备步骤(1)中所述的磷优选为NH₄H₂PO₄；所述的铁优选为Fe(NO₃)₃；

所述的Al³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺或Ce³⁺的可溶性盐为Al³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺或Ce³⁺的硝酸盐。

4.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料-掺杂金属离子的磷酸铁的固相合成制备方法，包括如下制备步骤：

(1)、原料的球磨混合

将磷源、铁源及掺杂金属离子进行球磨混合，形成磷源、铁源及掺杂金属离子原料混合物；

所述的磷源为磷酸铵或磷酸氢二铵或磷酸；

其中铁源为三氧化二铁、碳酸铁或醋酸铁；

其中掺杂金属离子为Al³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺或Ce³⁺的盐或氢氧化物或氧化物；Al³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺或Ce³⁺的盐为Al³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺或Ce³⁺的碳酸盐、硝酸盐或醋酸盐；

(2)、掺杂金属离子的磷酸铁的制备

将步骤(1)中通过球磨混合后的混合料进行热处理，即控制温度在300～600℃，在空气中烧结5小时，再经粉碎后过筛，即形成本发明的锂离子电池的正极材料-掺杂金属离子的磷酸铁。

5.如权利权利要求4所述的一种锂离子电池正极材料-掺杂金属离子的磷酸铁的固相合成制备方法，其特征在于制备步骤(1)中所述的磷源优选为(NH₄)₂HPO₄；

所述的铁源优选为Fe₂(CO₃)₃；

所述的Al³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺或Ce³⁺的可溶性盐优选为Al³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺或Ce³⁺的硝酸盐。