[发明专利]正磷酸铁（III）-碳复合物

权利要求书

1.制备包含通式为FePO₄×nH₂O（n≤2.5）的正磷酸铁（III）的正磷酸铁（III）-碳复合物的方法，其特征在于，将碳源分散在含Fe²⁺离子的磷酸水溶液中，在向所述分散体中加入氧化剂的条件下，从水溶液中沉淀并分离正磷酸铁（III）-碳复合物（FOP/C）。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式制备含Fe²⁺离子的水溶液：将选自氢氧化物、氧化物、氧化物-氢氧化物、水合氧化物、碳酸盐和氢氧化物碳酸盐的氧化铁（II）、铁（III）或混合铁（II、III）以及元素态铁一起加到含磷酸的水性介质中，使Fe²⁺离子进入溶液中，并将Fe³⁺和元素态Fe（在归中反应中）转化成Fe²⁺，然后从Fe²⁺磷酸水溶液中分离固体。

3.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述碳源包括元素态碳或完全由元素态碳组成，所述元素态碳优选选自石墨、膨胀石墨、烟炱如碳黑或烟黑、碳纳米管（CNT）、富勒烯、石墨烯、玻璃碳（玻璃样碳）、碳纤维、活性木炭或其混合物。

4.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述碳源除了元素态碳以外还包括有机化合物，该有机化合物优选选自烃、醇、醛、羧酸、表面活性剂、低聚物、聚合物、碳水化合物或其混合物。

5.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，相对于沉淀FOP的重量，所述碳源在含Fe²⁺离子的磷酸水溶液中的分散体包含1-10重量%碳、优选1.5-5重量%碳、特别优选1.8-4重量%碳的碳源。

6.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用于制备分散体的含Fe²⁺离子的磷酸水溶液中包含浓度为0.8-2.0摩尔/升、优选1.0-1.7摩尔/升、特别优选1.1-1.3摩尔/升的Fe²⁺离子，以及/或者具有1.5-2.5、优选1.8-2.3、特别优选2.0-2.1范围内的pH。

7.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，加到分散体中的氧化剂是过氧化氢（H₂O₂）的水溶液，所述过氧化氢水溶液的浓度优选为15-50重量%、特别优选为30-40重量%，或者是吹入所述分散体中的气态介质，所述气态介质选自空气、纯氧或臭氧。

8.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在沉淀并分离水溶液之后，将所述正磷酸铁（III）-碳复合物用水、水性和/或有机溶剂洗涤一次或多次，然后在升高温度和/或降低压力下干燥，或者制备成固体含量为1-90重量%的水性分散体。

9.根据以上权利要求中任一项所述的方法制备的正磷酸铁（III）-碳复合物。

10.如权利要求9所述的正磷酸铁（III）-碳复合物，其特征在于，大于80重量%、优选大于90重量%、特别优选大于95重量%的所述正磷酸铁（III）-碳复合物中以准红磷铁矿II（斜红磷铁矿）晶体结构形式存在。

11.如权利要求9和10中任一项所述的正磷酸铁（III）-碳复合物，其特征在于，所述正磷酸铁（III）-碳复合物在至少一个维度的平均粒径小于1微米，优选小于500纳米，特别优选小于300纳米，最特别优选小于100纳米。

12.如权利要求9-11中任一项所述的正磷酸铁（III）-碳复合物，其特征在于，其体相密度大于400克/升、优选大于700克/升、特别优选大于1000克/升，以及/或者其密堆积体相密度大于600克/升、优选大于750克/升、特别优选大于1100克/升。

13.如以上权利要求中任一项所述的正磷酸铁（III）-碳复合物在生产用于Li离子电池组的LiFePO₄阴极材料方面的应用。

14.使用如权利要求9-12中任一项所述的正磷酸铁（III）-碳复合物生产的用于Li离子电池组的LiFePO₄阴极材料。

15.包含如权利要求14所述的LiFePO₄阴极材料的Li离子电池组。