[发明专利]一种磷酸锂铁基复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种磷酸铁锂基复合材料，包括内核以及包覆所述内核的包覆层，其特征在于，所述内核为具有纳米片层结构的磷酸铁锂，所述包覆层的材料为氮化镓。

2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂基复合材料，其特征在于，所述具有纳米片层结构的磷酸铁锂的平面尺寸为100～2500nm²。

3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂基复合材料，其特征在于，在所述磷酸铁锂基复合材料中，镓元素与铁元素的摩尔比为0.05～0.2：1。

4.一种磷酸铁锂基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将磷源、铁源、锂源、表面活性剂与水混合均匀，调节pH值为5～6，在水热条件下发生反应，待反应结束后，收集固相，干燥，即得具有纳米片层结构的磷酸铁锂；

采用化学气相沉积方法在所述具有纳米片层结构的磷酸铁锂表面沉积氮化镓包覆层。

5.根据权利要求4所述的磷酸铁锂基复合材料的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或多种；和/或，所述表面活性剂中的氮元素与所述铁源中的铁元素的摩尔比为0.06～0.12：1。

6.根据权利要求4所述的磷酸铁锂基复合材料的制备方法，其特征在于，所述水热条件包括，温度为150～170℃，反应时间为8～10h。

7.根据权利要求4所述的磷酸铁锂基复合材料的制备方法，其特征在于，选自以下特征A～D中的任意一项或多项：

A.所述铁源中的铁元素与所述磷源中的磷元素、所述锂源中的锂元素的摩尔比为1：1：1.05～1.2；

B.所述铁源为二价铁源和/或三价铁源，所述二价铁源为硫酸亚铁和/或醋酸亚铁，所述三价铁源为硫酸铁、磷酸铁、醋酸铁中的任意一种或多种，当使用所述三价铁源时还需要加入还原剂，所述还原剂与所述三价铁源中的铁元素的摩尔比为1～1.5：1；

C.所述磷源为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸铁中的任意一种或多种；

D.所述锂源为醋酸锂、氯化锂、碳酸锂、氢氧化锂中的任意一种或多种。

8.根据权利要求4所述的磷酸铁锂基复合材料的制备方法，其特征在于，所述氮化镓包覆层的沉积方法包括，将氧化镓和所述具有纳米片层结构的磷酸铁锂置于封闭容器中，升温至1000～1200℃，通入氨气，控制氮化镓的生长时间为1.5～3h。

9.根据权利要求8所述的磷酸铁锂基复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化镓中的镓元素与所述具有纳米片层结构的磷酸铁锂中的铁元素的摩尔比为0.05～0.2：1；和/或，

所述封闭容器的升温速率为3～5℃/min；和/或，

所述氨气的流速为50～150mL/min。

10.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述正极材料为权利要求1～3所述的磷酸铁锂基复合材料或者由权利要求4～9任一项所述的制备方法制得的磷酸铁锂基复合材料。