[发明专利]碳包覆的具有橄榄石晶体结构的锂铁磷酸盐和使用所述锂铁磷酸盐的锂二次电池

权利要求书

1.具有橄榄石晶体结构的锂铁磷酸盐，其中所述锂铁磷酸盐具有由下式1表示的组成，且用不同于碳的异质元素通过化学结合将碳(C)包覆在所述锂铁磷酸盐的表面上，

Li_1+aFe_1-xM_x(PO_4-b)X_b    (1)

其中

M是选自Al、Mg、Ni、Co、Mn、Ti、Ga、Cu、V、Nb、Zr、Ce、In、Zn和Y中的至少一种元素，

X是选自F、S和N中的至少一种元素，且

-0.5≤a≤+0.5、0≤x≤0.5、0≤b≤0.1。

2.如权利要求1所述的锂铁磷酸盐，其中所述锂铁磷酸盐为LiFePO₄。

3.如权利要求1所述的锂铁磷酸盐，其中基于所述锂铁磷酸盐的总重量，以0.01重量%～10重量%的量包覆碳。

4.如权利要求1所述的锂铁磷酸盐，其中所述碳以2nm～10nm的厚度包覆在锂铁磷酸盐的表面上。

5.如权利要求1所述的锂铁磷酸盐，其中所述碳通过硫(S)而化学结合到锂铁磷酸盐的表面上。

6.如权利要求5所述的锂铁磷酸盐，其中所述硫(S)源自用于制备锂铁磷酸盐的前体。

7.如权利要求5所述的锂铁磷酸盐，其中通过用含硫化合物对锂铁磷酸盐进行包覆而加入所述硫(S)。

8.如权利要求7所述的锂铁磷酸盐，其中所述含硫化合物为选自硫化物、亚硫酸盐和硫酸盐中的一种或多种化合物。

9.如权利要求5所述的锂铁磷酸盐，其中基于所述锂铁磷酸盐的总重量，以0.005重量%～1重量%的量包含所述硫(S)。

10.如权利要求1所述的锂铁磷酸盐，其中通过超临界水热法制备所述锂铁磷酸盐。

11.一种制备权利要求1的锂铁磷酸盐的方法，所述方法包括：

(a)将作为原料的前体与碱化剂进行初步混合；

(b)将步骤(a)中得到的混合物与超临界水或亚临界水进行二次混合以合成锂铁磷酸盐；

(c)将合成的锂铁磷酸盐与碳前体混合，并对混合物进行干燥；以及

(d)对锂铁磷酸盐和所述碳前体的混合物进行加热。

12.一种制备权利要求1的锂铁磷酸盐的方法，所述方法包括：

(a')将作为原料的前体与碱化剂进行初步混合；

(b')将步骤(a')中得到的混合物与超临界水或亚临界水进行二次混合以合成锂铁磷酸盐，随后进行干燥；

(c')对合成的锂铁磷酸盐进行加热；以及

(d')对所述锂铁磷酸盐和碳粉末进行研磨。

13.如权利要求11或12所述的方法，其中在惰性气氛下实施所述加热。

14.一种制备权利要求1的锂铁磷酸盐的方法，所述方法包括：

(a″)通过共沉淀法或固相法使用作为原料的前体合成锂铁磷酸盐；

(b″)向含有含硫化合物的分散浴中添加合成的锂铁磷酸盐，随后搅拌；

(c″)对在步骤(b″)中得到的混合物进行干燥，随后焙烧；以及

(d'')将经干燥/焙烧的锂铁磷酸盐与碳粉末混合，随后研磨，或者将经干燥/焙烧的锂铁磷酸盐和碳前体与溶剂混合，随后干燥并焙烧。

15.一种正极混合物，其包含权利要求1～10中任一项的锂铁磷酸盐作为正极活性材料。

16.一种锂二次电池，其包含其中将权利要求15的正极混合物涂布到集电器上而得到的正极。

17.如权利要求16所述的锂二次电池，其中所述锂二次电池用作电池模块的单元电池，所述电池模块是中型到大型装置的电源。

18.如权利要求17所述的锂二次电池，其中所述中型到大型装置是电动工具、电动车辆、混合电动车辆或电动高尔夫球车。