[发明专利]一种内掺碳锂离子电池材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种内掺碳锂离子电池材料及其制备方法，材料包括含有锂和过渡金属的磷酸盐，所述含有锂和过渡金属的磷酸盐晶体内掺碳，外包覆碳，方法是利用具有碳基团的磷源或者具有碳基团的过渡金属源与去离子水混合后通入惰性气体或还原性气体、加入保护剂制备出含有锂和过渡金属的磷酸盐的前驱体，然后经过有机碳源混合以及煅烧过程，最后得到我们的最终产物。其中有机碳源作为外部碳包覆在含有锂和过渡金属的磷酸盐晶体表面上，具有碳基团的磷源或者具有碳基团的过渡金属源分解后的碳作为内部碳存在于晶体内。最后制备出来的复合物展示出了它的特殊的形貌结构以及优异的电化学性能。最为重要的是，该复合物展现出了超越LFP理论容量的优异性能。

主权项

1.一种内掺碳锂离子电池材料的制备方法，其特征在于：包括：步骤1，将具有碳基团的磷源、水溶性过渡金属源、去离子水和水溶性锂源混合溶解形成初始溶液Ⅰ；或者将具有碳基团的过渡金属源、水溶性磷源、去离子水和水溶性锂源混合溶解形成初始溶液Ⅱ；或者将具有碳基团的磷源和具有碳基团的过渡金属源的混合物、去离子水和水溶性锂源混合溶解形成初始溶液Ⅲ；或者将具有碳基团的磷源和具有碳基团的过渡金属源的混合物、不具有碳基团的水溶性磷源或不具有碳基团的水溶性过渡金属源、去离子水和水溶性锂源混合溶解形成初始溶液Ⅳ；步骤2，调节步骤1中初始溶液Ⅰ、初始溶液Ⅱ、初始溶液Ⅲ和初始溶液Ⅳ的pH值至5.5‑10.5后，反应0.5‑2 h；步骤3， 将经过步骤2后的溶液加热至180‑240 ℃后，反应1‑12 h；步骤4， 将经过步骤3处理后得到的材料用去离子水洗0‑2次，再用乙醇洗1次，然后进行离心分离，在水洗和醇洗时，加入的去离子水和醇的量要保证材料在去离子水和醇中的浓度为0.01‑0.15 g mL‑1；步骤5，干燥经过步骤4处理后的材料；步骤6，向经过步骤5处理的后的材料中掺入碳源；步骤7，将经过步骤6处理后的材料在惰性气体、还原性气体或两者的混合气体的气氛下进行煅烧，煅烧温度为：700‑900 ℃，煅烧时间为：1‑6 h；步骤1中，所述初始溶液Ⅰ、初始溶液Ⅱ、初始溶液Ⅲ和初始溶液Ⅳ中的锂：过渡金属：磷的摩尔比=（2‑4）：（0.5‑1.5）：（0.5‑1.5）。