[发明专利]一种空心碳包覆磷酸铁锂颗粒及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种空心碳包覆磷酸铁锂颗粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将锂源溶液加入磷源溶液中，反应形成空心Li₃PO₄颗粒，其中，在添加前40～80％所述锂源溶液的过程中，控制混合溶液pH为5.0～7.0，在添加剩余的所述锂源溶液的过程中，控制混合溶液pH为8.0～10.0；

(2)向步骤(1)得到的溶液中加入铁源溶液和磷源溶液，使所述空心Li₃PO₄颗粒转化为空心磷酸铁锂前驱体颗粒；

(3)将步骤(2)得到的溶液与氧化剂和还原性碳源混合，喷雾干燥，得到空心碳包覆磷酸铁锂前驱体颗粒；

(4)在保护气体气氛下，对步骤(3)得到的所述空心碳包覆磷酸铁锂前驱体颗粒进行烧结，得到空心碳包覆磷酸铁锂颗粒；

其中，所述空心碳包覆磷酸铁锂颗粒为空心球结构，包括磷酸铁锂球壳和包覆在所述磷酸铁锂球壳表面的碳层；所述磷酸铁锂球壳由磷酸铁锂一次颗粒堆砌而成；

所述氧化剂的作用是与所述还原性碳源反应放热，一方面减少喷雾干燥的能量消耗；另一方面蒸发溶剂，减小液滴尺寸，结合喷雾干燥的造粒方式，减小制得的空心碳包覆磷酸铁锂颗粒的粒径。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源选自氢氧化锂、氧化锂、氯化锂、亚硝酸锂、硝酸锂、草酸锂、碳酸锂和醋酸锂中的一种或至少两种的组合。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷源选自磷酸、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和磷酸铵中的一种或至少两种的组合。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁源为二价铁源和/或三价铁源。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述二价铁源选自硫酸亚铁、醋酸亚铁、氯化亚铁、草酸亚铁、硫酸亚铁铵和柠檬酸亚铁中的一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述三价铁源选自硫酸铁、硝酸铁、氯化铁和柠檬酸铁中的一种或至少两种的组合。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂选自硝酸、亚硝酸、高氯酸、次氯酸和过氧化氢中的一种或至少两种的组合。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂与添加的铁元素的摩尔比为0.5-1.5:1。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原性碳源选自蔗糖、淀粉、糊精、葡萄糖、果糖、氨基酸、柠檬酸和苹果酸中的一种或至少两种的组合。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原性碳源的添加量为磷酸铁锂理论产量的10-200％。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述喷雾干燥的气流流量为15～60L/min，喷雾温度为80～300℃，进料速度为30～1000mL/min。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述保护气体选自氮气、氩气和氦气中的一种或至少两种的组合。

13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述烧结的方法为：先在100-200℃下保持1-5h，然后在550-850℃下保持3-15h。