[发明专利]钛、锆共掺杂碳包覆磷酸铁锂材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种钛、锆共掺杂碳包覆磷酸铁锂材料，其特征在于：所述材料的化学表达式为Li_0.999Zr_0.001Fe_0.98Ti_0.02PO₄/C，其中钛掺杂到Fe位，锆掺杂到Li位；

其制备方法，将磷酸铁、碳酸锂、四氯化钛和磷酸锆按元素摩尔比Li:Zr:Fe:Ti:P =0.999:0.001:0.98:0.02:1进行称量并在去离子水中进行混合；随后向混合料中加入蔗糖和柠檬酸之后对其进行球磨和砂磨处理，使浆料粒径控制在0.6µm；将浆料进行喷雾干燥，雾化频率为40Hz，加热空气进风口温度为220℃，出风口温度为120℃；最后将干燥喷雾料在充满氮气的气氛炉中于430℃预烧结3h后继续在800℃烧结9h；煅烧完成后进行粉碎即可得黑色粉末的钛、锆共掺杂碳包覆磷酸铁锂材料，该材料的碳含量为1.5wt%，0.1C的放电容量为159.2 mAh·g^–1，首次库伦效率96.5%，1C的放电容量139.0 mAh·g^–1，压实密度2.39 g·mL^–1。

2.一种钛、锆共掺杂碳包覆磷酸铁锂材料，其特征在于：所述材料的化学表达式为Li_0.98Zr_0.02Fe_0.999Ti_0.001PO₄/C，其中钛掺杂到Fe位，锆掺杂到Li位；

其制备方法，将磷酸铁、碳酸锂、二氧化钛、硫酸氧钛、四氯化钛、氢氧化锆按元素摩尔比Li:Zr:Fe:Ti:P = 0.98:0.02:0.999:0.001:1进行称量并在去离子水中进行混合；随后向混合料中加入葡萄糖和柠檬酸之后对其进行球磨和砂磨处理，使浆料粒径控制在0.8µm；将浆料进行喷雾干燥，雾化频率为20Hz，加热空气进风口温度为300℃，出风口温度为200℃；最后将干燥喷雾料在充满氩气的气氛炉中于500℃预烧结2h后继续在900℃烧结5h；煅烧完成后进行粉碎即可得黑色粉末的钛、锆共掺杂碳包覆磷酸铁锂材料，该材料的碳含量为1.0wt%，0.1C的放电容量为155.5 mAh·g^–1，首次库伦效率94.4%，1C的放电容量136.2mAh·g^–1，压实密度2.55 g·mL^–1。

3.一种钛、锆共掺杂碳包覆磷酸铁锂材料，其特征在于：所述材料的化学表达式为Li_0.99Zr_0.01Fe_0.97Ti_0.03PO₄/C，其中钛掺杂到Fe位，锆掺杂到Li位；

其制备方法，将磷酸铁、碳酸锂、钛酸四丁酯、氧化锆、氢氧化锆和硝酸锆按元素摩尔比Li:Zr:Fe:Ti:P = 0.99:0.01:0.97:0.03:1进行称量并在无水乙醇中进行混合；随后向混合料中加入蔗糖、柠檬酸和聚乙二醇之后对其进行球磨和砂磨处理，使浆料粒径控制在0.7µm；将浆料进行喷雾干燥，雾化频率为30Hz，加热空气进风口温度为280℃，出风口温度为150℃；最后将干燥喷雾料在充满氮气的气氛炉中于400℃预烧结2h后继续在850℃烧结7h；煅烧完成后进行粉碎即可得黑色粉末的钛、锆共掺杂碳包覆磷酸铁锂材料，该材料的碳含量为5.0wt%，0.1C的放电容量为157.0 mAh·g^–1，首次库伦效率96.2%，1C的放电容量140.5mAh·g^–1，压实密度2.35 g·mL^–1。

4.一种钛、锆共掺杂碳包覆磷酸铁锂材料的应用，所述材料作为正极材料应用于锂离子电池中，所述材料为采用如权利要求1-3任一所述的钛、锆共掺杂碳包覆磷酸铁锂材料。