【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体而言，涉及一种磷酸铁锂前驱体和其制备方法、碳氮掺杂的磷酸铁锂材料和正极极片。
技术介绍
1、目前，新能源行业正在迅猛发展，动力电池和能电池是应用最广泛的两方面。磷酸铁锂材料具有价格低廉、环境友好、克容量高、循环性能优异的优点而被用于正极材料。
2、但是，现有的磷酸铁锂材料存在着电导率和锂离子扩散差的缺点。目前，改善导电性主要通过纳米化进行，很多研究集中在石墨烯和碳包覆磷酸铁锂，很少有研究碳氮掺杂磷酸铁锂的性能，如何通过碳氮掺杂提高磷酸铁锂材料的性能具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种磷酸铁锂前驱体和其制备方法、碳氮掺杂的磷酸铁锂材料和正极极片，以解决现有技术中的磷酸铁锂材料的电导率和锂离子扩散差的问题。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种磷酸铁锂前驱体的制备方法，该制备方法包括：步骤s1，将含氮配体和铁源在第一溶剂中进行络合反应，得到络合反应体系；步骤s2，将络合反应体系与锂源、磷源混合，得到磷酸铁锂前驱体分散液，将磷酸铁锂前驱体分散液中的第一溶剂除去，得到磷酸铁锂前驱体；其中，含氮配体具有如下式ⅰ所示的结构：
3、
4、式中，ra选自c6～c18的芳基、c5～c18的杂芳基和c1～c5的羧基中的任意一种，m表示ra的个数，m为0～3之间的任意整数；rb各自独立的选自c1～c5的羧基中的任意一种，n表示rb的个数，n为0～4之间的任意整数。
5、
6、优选的，rb各自独立的选自c1～c2的羧基中的任意一种，n≤1；
7、优选的，含氮配体选自下列化合物中的任意一种或者多种：
8、
9、进一步地，含氮配体的合成方法包括：步骤a1，在强碱作用下，苯甲醛和2-乙酰吡啶在第二溶剂中进行反应，得到第一反应体系；优选的，反应的时间为1～5h，温度为15～35℃；步骤a2，在第一反应体系中加入闭环剂，进行回流，反应毕，分离出固体产物，得到含氮配体；优选的，回流的时间为1～5h；优选的，第二溶剂选自水、乙醇、甲醇、三氯甲烷中的任意一种或者多种；优选的，苯甲醛和2-乙酰吡啶的摩尔比为1：2～1：4；优选的，强碱选自氢氧化钠和氢氧化钾中的任意一种或者多种，优选强碱与苯甲醛的摩尔比为1：4～1：8；
10、优选的，闭环剂包括氨水、浓硫酸、氰胺基甲酸甲酯和异硫脲其中的任意一种或者多种。
11、进一步地，铁源选自无水fecl2、fecl2·4h20和feso4·7h2o中的任意一种或者多种；优选的，铁源与含氮配体的摩尔比为1：1～1：4。
12、优选的，第一溶剂选自水、乙醇、甲醇、三氯甲烷中的任意一种或者多种。
13、进一步地，锂源包括磷酸锂、氯化锂和氢氧化锂的任意一种或者多种；磷源包括十二水磷酸三钠、磷酸锂中的任意一种或者多种。
14、进一步地，络合反应的温度为50～70℃，时间为2～12h；
15、优选的，步骤s2包括：络合反应体系与锂源、磷源混合搅拌5～12h，得到磷酸铁锂前驱体分散液；
16、优选的，将磷酸铁锂前驱体分散液通过蒸馏除去第一溶剂，经真空干燥后，得到磷酸铁锂前驱体。
17、根据本申请的另一个方面，提供了一种磷酸铁锂前驱体，该磷酸铁锂前驱体由上述任一种的磷酸铁锂前驱体的制备方法制备得到。
18、根据本申请的又一个方面，提供了一种碳氮掺杂的磷酸铁锂材料，该碳氮掺杂的磷酸铁锂材料通过将上述的磷酸铁锂前驱体在惰性气体中进行煅烧后得到。
19、进一步地，煅烧的温度为650-850℃，煅烧的时间为3～6h；惰性气体包括氩气和氮气中的任意一种或者多种。
20、根据本申请的再一个方面，提供了一种正极极片，该正极极片包括上述的碳氮掺杂的磷酸铁锂材料。
21、应用本专利技术的技术方案，将具有特定结构的含氮配体与铁源络合后，形成的磷酸铁锂前驱体，制备的碳氮掺杂的纳米磷酸铁锂材料粒径分布均匀并且具有良好的循环性能，进一步地，碳氮的掺杂有利于提高磷酸铁锂材料的导电性，从而使得其作为正极材料制成的电池具有更小的阻抗。另外，采用本申请的方法制备磷酸铁锂前驱体，不仅工艺较为简单，且成本低廉、环境友好，便于推广应用。
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1.一种磷酸铁锂前驱体的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Ra选自苯基、C5～C12的杂芳基和C1～C2的羧基中的任意一种，m＝1；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氮配体的合成方法包括：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁源选自无水FeCl2、FeCl2·4H20和FeSO4·7H2O中的任意一种或者多种；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源包括磷酸锂、氯化锂和氢氧化锂的任意一种或者多种；
6.根据权利要求1至5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述络合反应的温度为50～70℃，时间为2～12h；
7.一种磷酸铁锂前驱体，其特征在于，由权利要求1至6任一项所述的磷酸铁锂前驱体的制备方法制备得到。
8.一种碳氮掺杂的磷酸铁锂材料，其特征在于，通过将权利要求7所述的磷酸铁锂前驱体在惰性气体中进行煅烧后得到。
9.根据权利要求8所述的碳氮掺杂的磷酸铁锂材料，其特征在于，所述煅烧的温度为6
10.一种正极极片，其特征在于，包括权利要求8或者9所述的碳氮掺杂的磷酸铁锂材料。
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂前驱体的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ra选自苯基、c5～c12的杂芳基和c1～c2的羧基中的任意一种，m＝1；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氮配体的合成方法包括：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁源选自无水fecl2、fecl2·4h20和feso4·7h2o中的任意一种或者多种；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源包括磷酸锂、氯化锂和氢氧化锂的任意一种或者多种；
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：许志浩，杨露，文哲泽，
申请(专利权)人：上海轩邑新能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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