[发明专利]一种多离子共掺杂的磷酸铁锂材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多离子共掺杂的磷酸铁锂材料，其特征在于，该多离子共掺杂的磷酸铁锂材料化学通式为Li_1-zM_zFe_1-yV_y(PO₄)_1-xF_x/C，其中0.001≤x≤0.1，0.001≤y≤0.1，0.001≤z≤0.1，M为在锂位掺杂的金属离子。

2.如权利要求1所述的多离子共掺杂的磷酸铁锂材料，其特征在于，所述M与F来自氟化物MFn，其中n为1、2、3或4。

3.如权利要求1或2所述多离子共掺杂磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)制备含结晶水的掺杂钒离子的磷酸铁Fe_1-yV_yPO₄·2H₂O；

(2)将步骤(1)中制备得到的含结晶水的掺杂钒离子的磷酸铁进行热处理，然后自然冷却得到不含结晶水的掺杂钒的磷酸铁Fe_1-yV_yPO₄；

(3)将锂源、磷酸铁Fe_1-yV_yPO₄与氟化物MFn按结构式Li_1-zM_zFe_1-yV_y(PO₄)_1-xF_x/C，其中0.001≤x≤0.1，0.001≤y≤0.1，0.001≤z≤0.1，进行称量，加入碳源和球磨介质，采用液相球磨混合均匀，置于氮气或氩气气氛中，升温至250～450℃进行预烧结，保温2～14小时，升温至450～800℃进行煅烧，保温12～30小时；冷却至室温，研磨，即得氟、钒离子共掺杂的磷酸铁锂材料。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)制备含结晶水的掺杂钒离子的磷酸铁Fe_1-yV_yPO₄·2H₂O的步骤为：

按摩尔比(1-y)：y，其中0.001≤y≤0.1称取可溶性铁盐和钒化物，加入去离子水，配置成浓度为0.05～0.1mol/L的混合溶液A；

配置浓度0.05～5mol/L的磷酸盐溶液B；

配置浓度为0.5～10mol/L的氨水溶液；

将混合溶液A和磷酸盐溶液B泵入反应釜中进行反应，并用氨水调节pH为2～3；反应完成后进行过滤、干燥得到含结晶水的掺杂钒的磷酸铁Fe_1-yV_yPO₄·2H₂O；

优选地，所述的可溶性铁盐为草酸亚铁、醋酸亚铁、三氧化二铁、磷酸铁、硝酸铁和柠檬酸铁中的一种或多种；

优选地，所述的钒化物为五氧化二钒和/或钒酸铵；

优选地，将混合溶液A和磷酸盐溶液B泵入反应釜中进行反应的反应温度为40～95℃，反应时间为0.5～3h，反应的搅拌速度为800～2500rpm。

5.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中热处理的温度为300～500℃，保温时间为5～10h。

6.如权利要求3-5之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的锂源为碳酸锂、草酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂和氟化锂中的一种或多种；

优选地，所述的碳源为可溶性淀粉、葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、聚丙烯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙炔黑和炭黑中的一种或多种；

优选地，所述碳源的加入量为原料总质量的15～20％；

优选地，所述的球磨介质为去离子水、无水乙醇、丙酮或工业酒精；

优选地，所述的球磨介质的加入量为锂源、磷酸铁Fe_1-yV_yPO₄、氟化物MFn和碳源总质量的100～300％。

7.如权利要求3-6之一所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述液相球磨的混合时间为4～10小时。