[发明专利]一种金属元素共掺杂的磷酸锰锂/碳复合正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种金属元素共掺杂的磷酸锰锂/碳复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料主要由磷酸锰锂和位于所述磷酸锰锂内部的碳层构成，其中所述磷酸锰锂中的锂、锰位被金属元素共掺杂，所述金属元素为非稀土金属元素；

所述金属元素共掺杂的磷酸锰锂/碳复合正极材料采用以下方法进行制备，所述制备的方法包括以下步骤：

(1)将LiOH·H₂O溶液和含金属M的溶液配制成混合溶液，搅拌并加热，加入H₃PO₄溶液，静置，固液分离取固体得到锂位掺杂磷酸锂，在球磨介质和碳源存在的条件下球磨，之后在惰性气体下煅烧，得到碳层包覆的锂位掺杂磷酸锂；

(2)将步骤(1)制备的碳层包覆的锂位掺杂磷酸锂与锰源和金属N的化合物溶于醇和水形成的混合溶剂中形成混合溶液，搅拌，并将所述混合溶液转移至反应釜中加热进行反应，冷却后固液分离得到所述金属元素共掺杂的磷酸锰锂/碳复合正极材料，碳层位于金属元素共掺杂的磷酸锰锂的内部。

2.根据权利要求1所述的金属元素共掺杂的磷酸锰锂/碳复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料为双碳层结构，第一碳层为位于所述磷酸锰锂内部的碳层，第二碳层为包覆于所述复合正极材料表面的碳层。

3.根据权利要求1所述的金属元素共掺杂的磷酸锰锂/碳复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料的通式为Li_1-nxM_xMn_1-yN_yPO₄/C，其中，M和N均为金属元素，n＝1、2或3，x＝0.01～0.2，y＝0.01～0.4。

4.根据权利要求3所述的金属元素共掺杂的磷酸锰锂/碳复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料中，M为Na，K，Mg或Al中的任意一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求3所述的金属元素共掺杂的磷酸锰锂/碳复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料中，N为Fe、Ni、Cu、Zn、Mg、Al、Ti或Zr中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求1所述的金属元素共掺杂的磷酸锰锂/碳复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料的比表面积为40m²/g～80m²/g。

7.根据权利要求1所述的金属元素共掺杂的磷酸锰锂/碳复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料的粒径为30nm～60nm。

8.根据权利要求2所述的金属元素共掺杂的磷酸锰锂/碳复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料的第一碳层的厚度为2nm～3nm。

9.根据权利要求2所述的金属元素共掺杂的磷酸锰锂/碳复合正极材料，其特征在于，以所述复合正极材料的总质量为100％计，第一碳层的质量分数为2wt％～3wt％。

10.根据权利要求2所述的金属元素共掺杂的磷酸锰锂/碳复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料的第二碳层的厚度为2nm～4nm。

11.根据权利要求2所述的金属元素共掺杂的磷酸锰锂/碳复合正极材料，其特征在于，以所述复合正极材料的总质量为100％计，第二碳层的质量分数为4wt％～8wt％。