[发明专利]多金属掺杂磷酸铁锂/碳复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种多金属掺杂磷酸铁锂/碳复合材料的制备方法，所述多金属掺杂磷酸铁锂/碳复合材料，分子式是LiFe_{(1-(a/2)x-(b/2)y)}M_xN_yPO₄/C，其中，x+y＝0.01-0.1，M、N为掺杂金属，a，b分别为M、N掺杂金属的价态，a、b不为0，并且a是二价以下，b是三价以上；其中，掺杂金属M、N原位占据铁位；其特征在于：包括以下步骤，

1)分别制备得到M金属掺杂的水合磷酸亚铁和N金属掺杂的水合磷酸铁，分子式分别是[Fe_(1-(a/2)x)M_x]₃(PO₄)₂·mH₂O和Fe_(1-(b/3)y)N_yPO₄·nH₂O；

2)将1)得到的M金属掺杂的水合磷酸亚铁和N金属掺杂的水合磷酸铁按一定比例混合后，并与磷源、锂源和碳源在氮气气氛下煅烧得到多金属掺杂磷酸铁锂/碳复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)得到的M金属掺杂的水合磷酸亚铁和N金属掺杂的水合磷酸铁在60℃-500℃的温度范围内，氮气氛围保护下保温，得到部分脱水的M金属掺杂的水合磷酸亚铁或N金属掺杂的无水磷酸铁，并用于步骤2)。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)制备得到M金属掺杂的水合磷酸亚铁包括以下具体步骤，将可溶性磷酸盐溶液用时20-80分钟分别匀速加入到元素比例Fe：M＝(1-x)：x，(x＝0.01-0.1)的铁源与金属M盐混合溶液中，此混合溶液总金属离子浓度为0.1-2.0M；搅拌此混合溶液，同时滴加碱溶液调节pH至5.0-7.5；加料完成后继续搅拌，过滤、洗涤后低温烘干得到M金属掺杂的水合磷酸亚铁。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)制备得到N金属掺杂的水合磷酸铁包括以下具体步骤，将可溶性磷酸盐溶液用时20-80分钟分别匀速加入到元素比例Fe：N＝(1-y)：y(y＝0.01-0.1)的铁源与金属N盐混合溶液中，此混合溶液总金属离子浓度为0.1-2.0M；搅拌此混合溶液，滴加氧化剂，氧化剂过量20％-100％，同时滴加碱溶液调节pH至5.0-7.5；加料完成后继续搅拌，过滤、洗涤后低温烘干得到N金属掺杂的水合磷酸铁。

5.根据权利要求2或3任一所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中可溶性磷酸盐溶液的摩尔浓度是0.1-2.0M。

6.根据权利要求2或3任一所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中可溶性磷酸盐的体积与混合溶液的体积比是(1.5-2.5)：3。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)的具体步骤如下，将步骤1)得到的M金属掺杂的水合磷酸亚铁和N金属掺杂的水合磷酸铁按一定比例混合后，并与磷源、锂源和碳源先进行砂磨，经干燥，再在氮气气氛下煅烧得到多金属掺杂磷酸铁锂/碳复合材料。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属M是Mg、Co、Zn、Ni、Ca、Sr或Cu中的其中一种，N是Al、Ti、V、Mn或Ce中的其中一种。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：y≤x。