[发明专利]磷杂碳包覆的超薄磷酸铁锂片层材料及制备方法

权利要求书

1.磷杂碳包覆的超薄磷酸铁锂片层材料的制备方法，其特征在于，包括：

(1)将黑磷与铁源溶液混合搅拌形成溶液A；

(2)将锂源溶液B加入至溶液A混合搅拌形成溶液C；

(3)将磷源加入溶液C混合搅拌形成磷酸铁锂前驱体D，将D置于高压反应釜中进行加热反应一段时间，然后自然冷却至室温，将沉淀过滤、洗涤、干燥即可获得超薄磷酸铁锂片层组装结构；

(4)将上述组装结构分散至碳源溶液中进行混合搅拌，经过滤、洗涤、干燥后在气氛炉中高温碳化，即可获得磷掺杂碳包覆的超薄磷酸铁锂片层组装结构正极材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的黑磷为黑磷粉晶或者黑磷纳米片、黑磷微米片、黑磷纳米带、或黑磷量子点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铁源溶液为亚铁盐的水/多元醇溶液；

亚铁盐包括硫酸亚铁及其水合盐、草酸亚铁、氯化亚铁、或硝酸亚铁；

多元醇包括乙二醇、PEG 200、PEG 400、或PEG 600，水与多元醇的体积比为0.2~0.5。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的黑磷中磷元素与铁源中铁的摩尔比为0.01-0.1，黑磷与铁源溶液混合搅拌速度为100 ~1000 rpm，搅拌时间为10~60s。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的锂源溶液B为LiOH、LiCl、CH₃COOLi的水溶性盐溶液，锂源溶液B与溶液A的搅拌速度为1000 ~2000 rpm，搅拌时间为10~60s。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的磷源为磷酸或磷酸氢盐水溶液，磷源与溶液C混合搅拌速度为1000 ~2000 rpm，搅拌时间为10~60s。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铁源、锂源、磷源中Fe²⁺:Li⁺:PO₄^3-的摩尔比为1:1:1~1:3.5:1.5；所述的反应温度为120~200 ℃，反应时间为1-6h。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的碳源为水溶性有机聚合物，如葡萄糖、PEG、PEO、果糖、水性聚氨酯，所述的碳源溶液为碳源溶于水和乙醇的混合溶液，水和乙醇的混合体积比为1:1，碳源与磷酸铁锂的质量比为5~20%，碳化温度为450~800 ℃，碳化时间为1-4h。

9.一种磷杂碳包覆的超薄磷酸铁锂片层组装结构正极材料，其特征在于，是通过权利要求要求1-8任一所述方法制备得到的。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求要求9所述的一种磷杂碳包覆的超薄磷酸铁锂片层组装结构正极材料。