[发明专利]磷酸铁锂复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

a、获取前驱体：按摩尔份数取碳酸锂0.9～1.1份、磷酸的铵盐1.8～2.2份，加水溶解、混匀；按摩尔份数取还原剂0.15～0.25份，加水溶解，再加入与磷酸的铵盐相同摩尔份数的亚铁盐，混匀；然后将两种溶液混合，调节混合后溶液的pH值至6.5～7.5，在搅拌条件下于90～100℃充分反应后，过滤得到前驱体A；

所述还原剂包括抗坏血酸、抗坏血酸钠、对苯二酚、葡萄糖、柠檬酸、甲酸、硼氢化钠、乙二醇、丙三醇中的至少一种；

b、一次包覆：将前驱体A加入到NiCl₂溶液中，经超声、搅拌后，再加入尿素继续搅拌20～40min，将混合物在高压反应釜内于温度80～120℃下保温3～6h，然后自然冷却到室温，经过滤、洗涤、烘干得到氢氧化镍-磷酸铁锂复合材料，最后在管式炉内进行空气气氛下的高温煅烧，以1～10℃/min的升温速率加热至300～500℃并保温2～6小时后，自然冷却到室温，得到具有孔隙的氧化镍-磷酸铁锂材料，即为前驱体B；

c、掺杂：采用湿法研磨的方式将前驱体B与掺杂添加剂混合分散，之后转移到管式炉中进行二次烧结，在烧结温度650～750℃下烧结8～24小时，得到磷酸铁锂复合粉体材料C；

所述掺杂添加剂包括二氧化钛、二氧化锰、氧化镁、氧化钒中的至少一种；

d、二次包覆：使用偏铝酸锂及其有机氮源包覆液对磷酸铁锂复合粉体材料C进行包覆，并经过湿法研磨混合分散后，再微波加热1～10min，然后转移到液氮中冷却收缩，最后自然降温至室温，粉碎、分级得到高容量高压实密度的磷酸铁锂复合材料。

2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤b所述NiCl₂溶液中NiCl₂与水的配比为5～20g/100mL；步骤b各物质用量配比NiCl₂:尿素:前驱体A的质量比为(1～3):(0.5～1):10。

3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤c所述前驱体B的掺杂处理包括以下步骤：

向粉碎的前驱体B中掺入占前驱体B质量0.5～1.0％的掺杂添加剂，再加入溶剂乙醇，然后在砂磨机上进行湿法混合分散，球磨6～18小时。

4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤d中对磷酸铁锂复合粉体材料C的包裹及湿法研磨处理包括以下步骤：

将磷酸铁锂复合粉体材料C粉碎后，加入到偏铝酸锂及其有机氮源包覆液中浸泡，进行包覆；之后加入至反应釜和砂磨机内进行混合分散，球磨6～12小时；

所述偏铝酸锂及其有机氮源包覆液固体与磷酸铁锂复合粉体材料C的质量配比为(20～40):100。

5.根据权利要求1所述的磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于：所述偏铝酸锂及其有机氮源包覆液主要由偏铝酸锂、有机氮源、离子液体、溶剂组成，按质量配比，偏铝酸锂:有机氮源:离子液体:溶剂为(50～60):(20～30):(10～20):200。

6.根据权利要求5所述的磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于：

所述有机氮源包括吡咯、三聚氰胺、苯胺中的至少一种；

所述离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓三-三氟甲烷磺酸基甲基化物、甲基丙基哌啶鎓三-三氟甲烷磺酸基甲基化物、二甲基乙基丁基铵三-三氟甲烷磺酸基甲基化物中的至少一种；

所述溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲亚砜、正己烷、正庚烷、环己烷、甲基环己烷、二乙醚、二异丙醚、二丁醚、甲基叔丁基醚、环烷基甲醚、二甲氧基乙烷、二噁烷、甲苯、二甲苯、均三甲苯、氯苯中的至少一种。

7.一种磷酸铁锂复合材料，其特征在于：由权利要求1～6中任一项所述的磷酸铁锂复合材料的制备方法制得。

8.根据权利要求7所述的一种磷酸铁锂复合材料，其特征在于：所述磷酸铁锂复合材料具有核壳结构，其内核由磷酸铁锂及包覆在磷酸铁锂表面的氧化镍、掺杂添加剂组成，其外壳由偏铝酸锂及氮碳包覆而成。