[发明专利]一种碳包覆的磷酸亚铁锂复合材料及其应用

权利要求书

1.一种碳包覆的磷酸亚铁锂复合材料，其特征在于：所述碳包覆的磷酸亚铁锂复合材料中碳含量为1~20wt%，其制备方法包括如下步骤：

（1）将铁粉和五氧化二磷按Fe:P摩尔比为1:(1~1.1)的比例混合，充分研磨使之混合均匀；

（2）在步骤（1）所得混合原料中掺入碳源，然后将所得混合物放入管式炉中，在还原性气氛下，升温至300~500℃烧结4~8小时，冷却得到碳包覆磷酸铁前驱体；

（3）将锂化合物与碳包覆磷酸铁前驱体按照Li：Fe的摩尔比为（0.95~1.05）:1混合均匀，在还原性气氛下升温至600~800℃烧结4~30小时，冷却后磨细得到碳包覆磷酸亚铁锂复合材料。

2.如权利要求1所述的碳包覆的磷酸亚铁锂复合材料，其特征在于：所述的充分研磨为：在球磨机上研磨混合5~20小时。

3.如权利要求1或2所述的碳包覆的磷酸亚铁锂复合材料，其特征在于：所述步骤（1）中，在研磨前，往铁粉和五氧化二磷中加入酒精。

4.如权利要求3所述的碳包覆的磷酸亚铁锂复合材料，其特征在于：所述酒精的加入体积以铁粉的摩尔数计为20~200mL/mol。

5.如权利要求1所述的碳包覆的磷酸亚铁锂复合材料，其特征在于：所述的碳源为聚乙烯或聚丙烯或沥青。

6.如权利要求1所述的碳包覆的磷酸亚铁锂复合材料，其特征在于：所述的锂化合物为氢氧化锂、碳酸锂或硝酸锂。

7.如权利要求1所述的碳包覆的磷酸亚铁锂复合材料，其特征在于：步骤（2）和步骤（3）所述的还原性气氛各自独立选自体积比为5~9:1的N₂与H₂的混合气氛或体积比为5~9:1的Ar与H₂的混合气氛。

8.如权利要求1所述的碳包覆的磷酸亚铁锂复合材料，其特征在于：所述的步骤（3）还包括预烧步骤：将锂化合物与碳包覆磷酸铁前驱体混合均匀后，先在还原性气氛下升温至300~380℃预烧1~3小时，然后升温至600~800℃烧结4~30小时。

9.如权利要求1所述的碳包覆的磷酸亚铁锂复合材料，其特征在于：所述方法按照如下步骤进行：

（1）将铁粉和五氧化二磷按Fe:P摩尔比为1:(1~1.1)的比例混合，并加入酒精，酒精的加入体积以铁粉的摩尔数计为20~200mL/mol，然后在球磨机上混合5~20小时，使之混合均匀；

（2）在步骤（1）所得混合原料中掺入聚乙烯或聚丙烯或沥青，然后将所得混合物放入管式炉中，在体积比为5~9:1的N₂与H₂的混合气氛或体积比为5~9:1的Ar与H₂的混合气氛下，升温至300~500℃烧结4~8小时，冷却得到碳包覆磷酸铁前驱体；

（3）将碳酸锂与碳包覆磷酸铁前驱体按照Li：Fe的摩尔比为（0.95~1.05）:1混合均匀，在体积比为5~9:1的N₂与H₂的混合气氛或体积比为5~9:1的Ar与H₂的混合气氛下先升温至300~380℃预烧1~3小时，然后升温至600~800℃烧结4~30小时，冷却后磨细得到碳包覆磷酸亚铁锂复合材料。

10.如权利要求1所述的碳包覆磷酸亚铁锂复合材料作为锂离子电池正极材料的应用。