[发明专利]一种氮掺杂碳改性磷酸铁锂正极材料

权利要求书

1.一种氮掺杂碳改性磷酸铁锂正极材料，其特征在于，其通过以下方法制备得到：

1）制备硼掺杂碳纳米管：

1-1）采用B和B₂O₃的混合物作为硼源，在硼源上覆盖CNTs，于氩气保护下加热反应；

1-2）将步骤1-1）的产物加入碱溶液中，搅拌，将得到的混合物转移至反应釜中，加热下搅拌反应，反应结束后过滤，固体产物用去离子水洗涤，干燥，得到硼掺杂碳纳米管：B-CNTs；

2）制备复合氮掺杂的功能化碳纳米管：

2-1）将步骤1）得到的B-CNTs加入到热的去离子水中，超声处理，得到B-CNTs分散液；

2-2）将二乙三胺五乙酸铁钠加入热的去离子水中，搅拌；

2-3）将步骤2-1）得到的B-CNTs分散液加入到步骤2-2）得到的产物中，再加入DCC，加热下搅拌反应，反应结束后过滤，固体产物用去离子水和乙醇依次清洗，干燥，得到功能化碳纳米管；

3）采用步骤2）制得的功能化碳纳米管对LiFePO₄材料进行改性，制得所述氮掺杂碳改性磷酸铁锂正极材料。

2.根据权利要求1所述的氮掺杂碳改性磷酸铁锂正极材料，其特征在于，其通过以下方法制备得到：

1）制备硼掺杂碳纳米管：

1-1）采用B和B₂O₃的混合物作为硼源，在硼源上覆盖CNTs，于氩气保护下加热至1050-1400℃，保温3-8h；

1-2）将步骤1-1）的产物加入过量的碱溶液中，搅拌5-30min，将得到的混合物转移至反应釜中，35-75℃、300-900rpm下搅拌反应2-6h，反应结束后过滤，固体产物用去离子水洗涤，干燥6-24h，得到硼掺杂碳纳米管：B-CNTs；

2）制备复合掺杂的功能化碳纳米管：

2-1）将步骤1）得到的B-CNTs加入到60-85℃的去离子水中，超声5-30min，得到B-CNTs分散液；

2-2）将二乙三胺五乙酸铁钠加入60-85℃的去离子水中，搅拌5-10min；

2-3）将B-CNTs分散液加入到步骤2-2）得到的产物中，再加入DCC，45-75℃下搅拌反应1-5h，反应结束后过滤，固体产物用去离子水和乙醇依次清洗，50-70℃下干燥12-36h，得到功能化碳纳米管；

3）采用步骤2）制得的功能化碳纳米管对LiFePO₄材料进行改性，制得所述氮掺杂碳改性磷酸铁锂正极材料。

3.根据权利要求2所述的氮掺杂碳改性磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述碱溶液为浓度2-5mol/L的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。

4.根据权利要求2所述的氮掺杂碳改性磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述硼源中B:B₂O₃的质量比为1:0.3-1:5。

5.根据权利要求1所述的氮掺杂碳改性磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述步骤3）具体包括：

3-1）FeSO₄·7H₂O加入含柠檬酸的去离子水中，搅拌溶解，得到溶液A；

3-2）将LiOH·H₂O加入去离子水中，搅拌溶解，得到溶液B；

3-3）将溶液A与溶液B混合，然后加入H₃PO₄溶液，调节反应体系pH至为5-7，再加入乙醇，搅拌，得到前驱液；

3-4）将步骤2）制得的功能化碳纳米管加入到去离子水中，超声，得到功能化碳纳米管分散液；

3-5）于不断搅拌下向所述前驱液中加入功能化碳纳米管分散液，搅拌，超声；

3-6）将步骤3-5）得到的混合物置于微波中，加热20-60min，反应结束后冷却，过滤，固体产物清洗，真空干燥，冷却，磨粉，得到所述氮掺杂碳改性磷酸铁锂正极材料。