[发明专利]超容量纳米磷酸铁锂正极材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种超容量纳米磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

a、按照比例称取锂源、铁源、磷源，并全部溶解到溶剂中形成溶液A，期间加入一定量的助剂；

b、称取碳材料，分散于溶剂中，得到碳材料的分散溶液B；

c、将溶液A和分散溶液B进行充分混合，形成均匀的溶液C；

d、将溶液C在保护性气体氛围和150～400℃条件下，进行喷雾干燥得前驱体粉末；将前驱体粉末加热至500～550℃，期间通入还原性气体，烧结30～90min，即得超容量纳米磷酸铁锂正极材料；所述超容量纳米磷酸铁锂正极材料的一次粒径小于30nm；

其中，所述锂源、铁源、磷源、碳材料中，Li：Fe：P：C的摩尔比为(1.05～1.5)：1:1：(0.5～3)；

所述碳材料在使用前，对碳材料进行表面修饰与改性处理；所述表面修饰与改性处理过程包括以下步骤：

将碳材料置于加热炉中，通入反应气体并加热至200-600℃，保温10-200min后，自然冷却至室温；

其中，所述反应气体为F₂和Cl₂中的任一种，气体流量控制为10-200mL/min。

2.根据权利要求1所述的超容量纳米磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤a中所述助剂为草酸、苹果酸、柠檬酸、硝酸、碳酸、水杨酸、葡萄糖、蔗糖中的一种或两种以上的组合；步骤a和b中所用的溶剂为水、乙醇、丙酮、丙醇、异丙醇、异丁醇、甲醇、正丁醇、乙腈、四氢呋喃、乙醚、二氯甲烷、氯仿、二甲亚砜或二甲基甲酰胺中的一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的超容量纳米磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤d中通入的保护性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或两种以上的组合；所述通入还原性气体的步骤为直接通入氢气，或者，加入加热可分解氢气的气体或液体；所述加热可分解氢气的气体或液体为乙炔、甲醇、乙醇或甲烷；在通入还原性气体时，同时混合氮气通入，其中，氮气与还原气体的体积比为(1～20):1。

4.根据权利要求1所述的超容量纳米磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳材料为石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纳米纤维中的一种或两种以上的组合；所述锂源、铁源、磷源为可溶性材料。

5.根据权利要求4所述的超容量纳米磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂源为氧化锂、氢氧化锂、乙酸锂、碳酸锂、硝酸锂、亚硝酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、草酸锂、钼酸锂、钒酸锂中的一种或多种的组合；所述铁源为氯化亚铁、硝酸亚铁、草酸亚铁、氯化铁、氢氧化铁、硝酸铁、柠檬酸铁中的一种或多种的组合；所述磷源为磷酸、磷酸氢二铵、磷酸铁、磷酸二氢锂中的一种或多种的组合。

6.一种超容量纳米磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述超容量纳米磷酸铁锂正极材料采用如权利要求1～5任一项所述的超容量纳米磷酸铁锂正极材料的制备方法制备得到。

7.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池中包含如权利要求6所述的超容量纳米磷酸铁锂正极材料。