[发明专利]一种多元掺杂锂磷酸盐正极材料及制备方法

权利要求书

1.一种多元掺杂锂磷酸盐正极材料，其特征在于：该材料通式为LiFe_1-x-yTi_0.5xMn_0.1-yPO₄/C，以LiFe_1-x-yTi_0.5xMn_0.1-yPO₄/C为基材，基材外包覆有碳材料微粒层，基材与碳材料微粒层组合成复合颗粒，并且复合颗粒均匀分散在由碳材料微粒组成的导电网络中，其中0.03≤（x/2+y）≤0.10，0.02≤x≤y≤0.08，C由有机碳源化合物分解生成。

2.根据权利要求1所述的一种多元掺杂锂磷酸盐正极材料，其特征在于：所述有机碳源化合物为葡萄糖、蔗糖、柠檬酸或聚乙二醇中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种多元掺杂锂磷酸盐正极材料，其特征在于：所述有机碳源化合物的加入量为基材原料总重量的1-10%。

4.根据权利要求1所述的一种多元掺杂锂磷酸盐正极材料，其特征在于：所述复合颗粒的粒径在0.5～5μm之间，其比表面积为12-35 m²/g。

5.根据权利要求1所述的一种多元掺杂锂磷酸盐正极材料，其特征在于：所述碳材料微粒的直径在5～50 nm之间。

6.如权利要求1所述的一种多元掺杂锂磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）将锂源化合物中的锂、铁源化合物中的铁、钛源化合物中的钛、锰源化合物中的锰、磷酸二氢铵按照1﹕（1-x-y）﹕0.5x﹕（0.1-y）﹕1的摩尔比的比例混合，同时加入碳或有机碳源化合物，碳或有机碳源化合物的加入量为基材原料总重量的1～10%，形成原料混合物，其中，0.03≤（x/2+y）≤0.10，0.02≤x≤y≤0.08；

（2）将原料混合物分散于水或乙醇或丙酮溶剂中，原料固体与溶剂的质量比为1：1.5～2.5，在高能球磨机内以200-1000 r/min的转速球磨分散15～25小时，将得到的悬浮液通过高速离心式喷雾干燥机进行喷雾干燥，制备得到前驱分散体；

（3）在氩气气氛中，将前驱分散粉体以1～5℃/min的升温速度，在650～750℃的温度范围内热处理8～30h，然后自然冷却至100℃以下；

（4）将经过步骤（3）处理后的一次烧结料过筛，加入有机碳源化合物进行第二次碳包覆，再加入去离子水，球磨后干燥；

（5）将步骤(4)所得物料处于氩气气氛中，以1～5℃/min的升温速度，在600～800℃的温度范围内进行烧结处理12～16h，然后自然冷却至100℃以下；

（6）在搅拌桶中进行机械融合处理，搅拌桶的转速为500～800 r/min，时间50～200min，得到多元掺杂锂磷酸盐正极材料。

7.根据权利要求6所述的一种多元掺杂锂磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤（4)中，加入去离子水的量可为一次烧结料的30％～40％；所述球磨的球料质量比可为(4～8)∶1，所述球磨的时间可为3～5h，采用喷雾进行干燥。

8.根据权利要求6所述的一种多元掺杂锂磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤（2）中，所述高速离心式喷雾干燥机进行喷雾干燥的进口温度为180～250℃，出口温度为50～80℃，送料速度为：20～100 ml/min。

9.根据权利要求6所述的一种多元掺杂锂磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于：所述锂源化合物为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、氯化锂、硝酸锂、草酸锂中的一种；所述铁源化合物为氯化亚铁、氯化铁、柠檬酸铁、氢氧化铁、乳酸亚铁、硝酸铁、氧化亚铁、草酸亚铁中的一种；所述钛源化合物为偏钛酸、三氯化钛、四氯化钛、钛酸的一种；所述的锰源化合物为氯化锰、氢氧化锰、碳酸锰、硝酸锰、二氧化锰中的一种。