[发明专利]一种硅酸铁锂/碳正极材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种硅酸铁锂/碳正极材料，其特征在于，所述正极材料包括硅酸铁锂及碳，所述碳存在于硅酸铁锂颗粒表面和颗粒之间；

所述硅酸铁锂的通式为Li_xFe_ySi_zO₄，其中，1.7x2.3，0.6y1.2，0.9z1.1；

所述正极材料中，碳的含量为3-20wt％。

2.根据权利要求1所述的硅酸铁锂/碳正极材料，其特征在于，1.9x2.1，0.9y1.0，0.95z1.05；

优选地，2.0x2.3，0.95y1.05，0.95z1.05；

优选地，所述正极材料中，碳的含量为5-15wt％。

3.根据权利要求1或2所述的硅酸铁锂/碳正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将锂源、铁源和硅源按锂、铁和硅元素的摩尔比为x:y:z配料后与碳源混合，得到混合物，其中，1.7x2.3，0.6y1.2，0.9z1.1，控制碳源的加入量使得硅酸铁锂/碳正极材料中碳的含量为3-20wt％；

(2)将步骤(1)中得到的混合物在惰性气氛中，进行一次热处理，得到中间产物；

(3)将步骤(2)中得到的中间产物在惰性气氛中，进行二次热处理，得到所述的硅酸铁锂/碳正极材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述锂源包括碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂、氢氧化锂、氯化锂、柠檬酸锂、草酸锂、氟化锂、磷酸锂、硫酸锂、甲醇锂或异丙醇锂中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1)所述铁源包括草酸亚铁、硝酸铁、氯化铁、硫酸铁、氧化铁或氢氧化铁中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1)所述硅源包括二氧化硅、正硅酸四乙酯或硅酸锂中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1)所述碳源包括葡萄糖、蔗糖、淀粉、沥青、柠檬酸、草酸、琥珀酸、炭黑、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、石墨烯或碳量子点中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，1.9x2.1，0.9y1.0，0.95z1.05；

优选地，2.0x2.3，0.95y1.05，0.95z1.05；

优选地，控制碳源的加入量使得硅酸铁锂/碳正极材料中碳的含量为5-15wt％。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述混合的方式为球磨；

优选地，所述球磨的时间为10-20h；

优选地，所述球磨的转速为300-600r/min；

优选地，步骤(1)包括：将锂源、铁源、硅源和碳源在分散剂的条件下混合，然后干燥；

优选地，所述分散剂包括水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇或丙酮中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述干燥的温度为80-120℃，所述干燥的时间为12-24h。

6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述一次热处理的温度分别为300-500℃，优选为350-450℃；

优选地，步骤(2)所述一次热处理的时间为1-5h，优选为1.5-3h；

优选地，步骤(2)所述一次热处理的升温速率为1-10℃/min；

优选地，步骤(2)所述惰性气氛的气体包括氮气、氩气或氦气中的任意一种或至少两种的组合。

7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述二次热处理的温度为600-900℃，优选为700-850℃；

优选地，步骤(3)所述二次热处理的时间为6-12h，优选为7-10h；

优选地，步骤(3)所述二次热处理的升温速率为1-10℃/min；

优选地，步骤(3)所述惰性气氛的气体包括氮气、氩气或氦气中的任意一种或至少两种的组合。