CN103441268A - 一种碳包覆锂离子电池正极材料磷酸铁锂及其制备方法 - Google Patents

一种碳包覆锂离子电池正极材料磷酸铁锂及其制备方法 Download PDF

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褚卫国
田瑞源
王汉夫
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Abstract

本发明涉及一种具有碳包覆的磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括：将碳源分散液、磷源分散液、锂源分散液、三价铁源分散液依次加入到分散剂的溶液或者去离子水中；将混合后的液体充分混合得到分散均匀的溶液或浊液；将混合液干燥，得到前驱体，然后预分解，烧结，即可得到单相且具有碳包覆的锂离子电池正极材料磷酸铁锂。该方法使用三价铁源可以显著降低原材料成本；合成材料的工艺温度较低，高温处理时间较短，大大缩短材料制备周期，有效地降低生产工艺成本；对原材料的纯度没有要求，扩大了原材料的来源。合成的磷酸铁锂粒径为60～550纳米，颗粒分散性好，具有导电率高、比容量大、循环寿命好等优点，能够满足锂离子电池实际应用的需要。

Description

一种碳包覆锂离子电池正极材料磷酸铁锂及其制备方法
技术领域
本发明涉及电化学电源材料制备技术领域，具体的，本发明涉及一种碳包覆锂离子电池正极材料磷酸铁锂及其制备方法。
背景技术
锂离子电池作为新一代的绿色高能电池，由于工作电压高、比能量高、比功率高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，已经被广泛应用在便携式电子设备、电动工具、储能装置、电动车以及混合电动车上。
橄榄石结构的磷酸铁锂，由于其相对较高的理论容量（170mAh/g），以及循环寿命长、结构稳定、安全性能好、成本低廉、无污染等特点，成为制备大容量高功率动力电池最有发展潜力的锂离子电池正极材料，已经得到大规模的商业化生产，并逐渐成为主流正极材料。虽然LiFePO4拥有上述很多优点，但是，它的电子导电率比较低（10-9～10-10S/cm-2），锂离子扩散率也不高，这将制约材料的进一步应用。目前，研究人员做了大量的研究工作去改善磷酸铁锂的电子导电率和锂离子的扩散率：通过对颗粒包覆导电层来提高电子导电率，而通过纳米化来缩短锂离子通道，从而改善锂离子的扩散系数。目前关于LiFePO4电子导电率和锂离子扩散速率的改善己经取得了一定的进展，然而有关其高倍率充放电性能的提高还需要进一步的研究。
目前，锂离子正极材料磷酸铁锂的合成方法较主要有固相法、溶胶凝胶法、水热合成法等。
高温固相法主要包括球磨混合和高温烧制两个过程。此法的优点是工艺简单，易实现产业化；但产物粒度不易控制，合成的材料的一致性不佳；在合成过程中需要使用惰性气氛保护，并且需二次烧结，耗时长，能耗大；采用二价铁源，价格贵，成本高。另外，固相法合成的LFP材料一般含有Fe2+和Fe3+的焦磷酸盐杂相，如果反应温度达到700℃，还会出现磷化物杂质。
溶胶-凝胶合成法是将有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶等过程而发生固化，然后热处理固体氧化物等的一种方法。采用溶胶凝胶法合成磷酸铁锂，常用柠檬酸作络合剂和碳源，有时也加入一些有机物作为表面活性剂。溶胶凝胶法与传统的固相法相比，具有如合成温度低、粒子小(在纳米范围)、比表面积大等明显的优点。
水热合成法是通过高温、高压，在水溶液或水蒸气或者表面活性剂及其混合物等流体中制造超临界条件，在其中进行化学反应制备粉体材料的一种方法。与固相法及溶胶凝胶法相比，水热合成法的制备流程简单，这在工业应用中有很大优势，而且合成的材料一致性好，形貌可控。但大型耐高温高压反应器的设计制造困难，造价高。
CN 101593831 A公开了一种基于磷酸铁的磷酸亚铁锂正极材料的溶胶-凝胶制备方法，先将磷酸铁和锂源化合物按比例混合，然后加入有机络合剂和碳源化合物，加水溶解并恒温搅拌形成溶胶，再加热干燥直至形成凝胶，混合均匀充分球磨后，在管式炉中在惰性气体保护下先在一定温度预烧一段时间，最后惰性气体保护下，于一定温度恒温锻烧一定时间，即可制得磷酸亚铁锂正极材料。该专利以磷酸铁为铁源，成本较高；低温烧结温度较高（350-400℃），时间较长（4-8小时），提高了生产成本；其制备的磷酸铁锂放电电压较低（3.35V左右），说明其能量和功率密度较低，产品纯度低。
因此，开发一种生产成本低，且电化学性能优异的磷酸铁锂正极材料是所属领域的技术难题，本发明采用低成本原材料，低温工艺，并且一次混料，实现一次完成纳米级高性能磷酸铁锂的合成和碳包覆。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种碳包覆磷酸铁锂（LiFePO4，简称为LFP）正极材料的制备方法。该方法属于低温溶胶凝胶法，可简便地调控LiFePO4颗粒产品的形貌和大小，并且通过碳包覆克服了磷酸铁锂电导率和锂离子扩散系数低的问题。本发明合成材料的工艺温度较低，高温处理时间较短，大大缩短材料制备周期，有效地降低了生产工艺成本；原材料来源广泛，对原材料的纯度没有要求，工业纯、化学纯、分析纯盐均可，扩大了原材料的来源。
所述碳包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法包括以下步骤：
（1）将碳源分散液、磷源分散液、锂源分散液和三价铁源分散液依次加入到分散剂溶液或者溶剂中，混合；
（2）将步骤（1）得到的溶液或悬浊液干燥，得到前驱体；
（3）将步骤（2）得到的前驱体在180～240℃预分解；
（4）在保护性气氛下，将步骤（3）得到的预分解产物在450～850℃烧结，冷却，得到单相且具有碳包覆的磷酸铁锂（LiFePO4）正极材料。
优选地，步骤（1）所述碳源、锂、磷和铁的摩尔比为(0.02～2.5):(0.90～1.1):(0.90～1.1):1，进一步优选为(0.04～2.2):(0.92～1.08):(0.95～1.05):1，特别优选为(0.05～2):(0.95～1.05):1:1。
优选地，步骤（1）所述碳源为葡萄糖、柠檬酸、蔗糖、甘醇酸、酒石酸或抗坏血酸中的1种或至少2种的组合，所述组合典型但非限制性的实例包括葡萄糖和柠檬酸的组合，甘醇酸和酒石酸的组合，柠檬酸、蔗糖和抗坏血酸的组合，葡萄糖、蔗糖、酒石酸和抗坏血酸的组合，葡萄糖、柠檬酸、蔗糖、甘醇酸和酒石酸的组合，葡萄糖、柠檬酸、蔗糖、甘醇酸、酒石酸和抗坏血酸的组合等。
优选地，步骤（1）所述锂源为磷酸二氢锂、碳酸锂、乙酸锂、甲酸锂、柠檬酸锂、氯化锂、硝酸锂、溴化锂、氢氧化锂、叔丁醇锂、苯甲酸锂、磷酸锂、磷酸氢二锂、草酸锂、硫酸锂中的1种或至少2种的组合，所述组合典型但非限制性的例子有：磷酸二氢锂和碳酸锂的组合，碳酸锂和乙酸锂的组合，氯化锂和硝酸锂的组合，乙酸锂、甲酸锂和柠檬酸锂的组合，氢氧化锂、叔丁醇锂和草酸锂的组合，硝酸锂、溴化锂、氢氧化锂和叔丁醇锂的组合，氢氧化锂、叔丁醇锂、苯甲酸锂和磷酸氢二锂的组合，磷酸锂、磷酸氢二锂、草酸锂和硫酸锂的组合，氢氧化锂、叔丁醇锂、苯甲酸锂、磷酸锂和磷酸氢二锂的组合，氯化锂、溴化锂、氢氧化锂、叔丁醇锂、苯甲酸锂、磷酸锂和磷酸氢二锂的组合，溴化锂、氢氧化锂、叔丁醇锂的组合等，特别优选为碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂、乙酸锂或硝酸锂中的1种或至少2种的组合。
优选地，步骤（1）所述三价铁源为碳酸铁、磷酸铁、草酸铁、氢氧化铁、硝酸铁、氯化铁、硫酸铁、柠檬酸铁、乙酸铁、四氧化三铁或三氧化二铁中的1种或至少2种的组合，所述组合典型但非限制性的实例包括碳酸铁和磷酸铁的组合，草酸铁和氢氧化铁的组合，氯化铁、硫酸铁和柠檬酸铁的组合，氢氧化铁、四氧化三铁和三氧化二铁的组合，磷酸铁、硝酸铁、氯化铁和乙酸铁的组合，磷酸铁、草酸铁、氢氧化铁、硝酸铁和氯化铁的组合，磷酸铁、氯化铁、硫酸铁、柠檬酸铁、乙酸铁和四氧化三铁的组合等，特别优选为三氧化二铁、硝酸铁、四氧化三铁或草酸铁中的1种或至少2种的组合。
优选地，步骤（1）所述磷源为磷酸二氢锂、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸一氢铵、五氧化二磷、磷酸、亚磷酸、焦磷酸、磷酸氢二铵中的1种或至少2种的组合，所述组合典型但非限制性的例子有：磷酸二氢锂和磷酸铵的组合，磷酸铵和磷酸二氢铵的组合，磷酸二氢铵、五氧化二磷和磷酸的组合，磷酸二氢锂和磷酸一氢铵的组合，五氧化二磷、磷酸、亚磷酸和焦磷酸的组合，磷酸二氢锂、磷酸铵、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵的组合，五氧化二磷、磷酸、亚磷酸、焦磷酸和磷酸氢二铵的组合等，特别优选为磷酸、磷酸铵、磷酸一氢铵或磷酸二氢铵中的1种或至少2种的组合。
优选地，步骤（1）所述碳源分散液、磷源分散液、锂源分散液和三价铁源分散液的溶剂为去离子水。
优选地，步骤（1）所述磷源分散液中磷元素的浓度为0.005～2.5mol/L，例如0.006mol/L、0.007mol/L、0.009mol/L、0.02mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、.5mol/L、8mol/L、0.9mol/L、1.0mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L、1.9mol/L、2.1mol/L、2.3mol/L、2.4mol/L、2.45mol/L、2.49mol/L等，进一步优选为0.008～2.2mol/L，特别优选为0.01～2.0mol/L。
优选地，步骤（1）所述锂源分散液中锂元素的浓度为0.005～2.5mol/L，例如0.006mol/L、0.007mol/L、0.009mol/L、0.02mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、.5mol/L、8mol/L、0.9mol/L、1.0mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L、1.9mol/L、2.1mol/L、2.3mol/L、2.4mol/L、2.45mol/L、2.49mol/L等，进一步优选为0.008～2.2mol/L，特别优选为0.01～2.0mol/L。
优选地，步骤（1）所述三价铁源分散液中三价铁的浓度为0.005～2.5mol/L，例如0.006mol/L、0.007mol/L、0.009mol/L、0.02mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、.5mol/L、8mol/L、0.9mol/L、1.0mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L、1.9mol/L、2.1mol/L、2.3mol/L、2.4mol/L、2.45mol/L或2.49mol/L等，进一步优选为0.008～2.2mol/L，特别优选为0.01～2.0mol/L。
优选地，步骤（1）所述分散剂为柠檬酸和/或抗坏血酸。
优选地，步骤（1）所述溶剂为去离子水。
在步骤（1）中，将每种分散液加入到分散剂溶液或者溶剂中时，加入速度应尽量缓慢；并且，每种分散液加入后都搅拌足够长的时间（例如至少0.4小时，进一步优选为0.5～8小时，特别优选为0.5～4小时），以保证每种分散液加入后都得到混合均匀的溶液或悬浊液。
优选地，步骤（1）所述混合在搅拌下进行。
优选地，步骤（1）所述混合在室温下进行。
优选地，步骤（2）所述干燥为蒸干。
优选地，步骤（2）所述干燥在搅拌下进行，特别优选在磁搅拌下进行。
优选地，步骤（2）所述干燥温度为40～100℃，进一步优选为60～90℃，特别优选为80℃。
优选地，步骤（3）所述预分解温度为190～220℃，特别优选为200℃。
优选地，步骤（3）所述预分解时间为至少1.5小时，例如1.6小时、1.7小时、1.9小时、2.1小时、2.3小时、2.5小时、2.8小时、3小时、3.2小时、3.5小时、3.7小时、3.9小时、4.1小时、4.5小时、5小时、6小时、8小时或10小时等，进一步优选为1.8～4小时，特别优选为2小时。
优选地，步骤（4）所述保护性气氛为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或氮气中的1种或至少2种的组合，特别优选为氩气和/或氮气。
优选地，步骤（4）所述烧结在高温气氛炉中进行。
优选地，步骤（4）所述烧结温度为480～800℃，特别优选为500～750℃。
优选地，步骤（4）所述烧结时间为至少0.4小时，例如0.6小时、0.7小时、1小时、2小时、4小时、5小时、7小时、9小时、10小时、11小时、13小时、14小时、16小时或20小时等，进一步优选为0.5～15小时，特别优选为0.5～12小时。
优选地，步骤（4）所述冷却为随炉冷却。
优选地，步骤（4）所述冷却终点为室温。
本发明所述分散液可以是溶液也可以是悬浊液。
本发明的目的之二在于提供一种碳包覆磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述碳包覆磷酸铁锂正极材料由本发明所述方法制备，其粒径在60～550纳米之间（例如100～200纳米），优选60～200纳米，颗粒的分散性好，具有导电率高、比容量大、循环寿命好等优点，能够满足锂离子电池实际应用的需要，在常用二次锂离子动力和储能电池的正极材料领域具有十分广阔的应用前景。
本发明所述方法制备的磷酸铁锂放电电压为3.375V，接近3.4V，具有较高的能量和功率密度，说明本发明所述方法制备的材料纯度较高。
本发明的目的之三在于提供一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含本发明所述碳包覆磷酸铁锂正极材料。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
（1）使用三价铁源，显著降低了原材料成本；
（2）合成材料的工艺温度较低，高温处理时间较短，大大缩短材料制备周期，有效地降低生产工艺成本；
（3）对原材料的纯度没有要求，工业纯、化学纯、分析纯盐均可，扩大了原材料的来源；
（4）本发明可充分利用我国丰富的铁矿和磷矿资源来开发锂离子电池正极材料，从制备材料的源头上降低了锂离子电池的实际生产成本；
（5）采用本发明所述方法制备的碳包覆磷酸铁锂正极材料颗粒的分散性好，具有极化小（约80mV）、比容量大（约160mAh/g）、循环寿命长（0.1C下经50循环后容量没有明显衰减）和优异的高倍率性能（在5C时容量仍高于90mAh/g）等优点，能够满足锂离子电池实际应用的需要。
附图说明
图1为本发明实施例1中所得到的磷酸铁锂的XRD图谱。
图2为本发明实施例1中所得到的磷酸铁锂的SEM图。
图3为本发明实施例1中所得到的磷酸铁锂0.1C和1C的首次充放电曲线。
图4为本发明实施例1中所得到的磷酸铁锂的倍率测试图谱。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
将0.0024mol的柠檬酸和0.0044mol的蔗糖溶于20ml的去离子水中；将0.012mol的碳酸锂溶于80mL去离子水中；将0.024mol的磷酸二氢铵和0.024mol的硝酸铁分别溶于30mL和60mL的去离子水中；将锂源、磷源和三价铁源依次缓慢加入到柠檬酸和蔗糖的混合溶液中，每种溶液加入后都需要搅拌足够长的时间，以保证每种溶液加入后都得到混合均匀的溶液或悬浊液；将混合液在80℃恒温条件下磁搅拌蒸干，得到前驱体；将上述前驱体在200℃下预分解2h；将预分解产物移入高温气氛炉中，在氩气或氮气保护下于650℃烧结6h，随炉冷却到室温，即可得到具有碳包覆的锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO4)。
X射线粉末衍射分析表明，产物为纯相磷酸铁锂(LiFePO4)，结晶度高；从扫描电子显微镜分析得知，产物的颗粒分散性好，粒径约为150～220nm。
将产物作为正极材料，在氩气保护的手套箱中组装成实验扣式锂离子电池，以不同的倍率在2.0-4.2V间进行充放电循环，0.1C放电容量为160mAh/g，1C放电容量为130mAh/g，显示了优异的电化学性能。
实施例2
与实施例1类似，前驱体制备过程完全一样，区别在于高温退火的条件是在氩气保护下于600℃烧结6h，随炉冷却到室温，得到具有碳包覆的锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO4)纳米颗粒。
X射线粉末衍射分析表明，产物为纯相磷酸铁锂(LiFePO4)；从扫描电子显微镜分析得知，产物的颗粒分散性好，粒径约为150～220nm。
将产物作为正极材料，在氩气保护的手套箱中组装成实验扣式锂离子电池，以不同的倍率在2.0-4.2V间进行充放电循环，0.1C放电容量为154mAh/g，1C放电容量为123mAh/g，显示了优异的电化学性能。
实施例3
与实施例1类似，前驱体制备过程完全一样，区别在于高温退火的条件是在氩气保护下于700℃烧结6h，随炉冷却到室温，得到具有碳包覆的锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO4)纳米颗粒。
X射线粉末衍射分析表明，产物为纯相磷酸铁锂(LiFePO4)；从扫描电子显微镜分析得知，产物的颗粒分散性好，粒径约为150～220nm。
将产物作为正极材料，在氩气保护的手套箱中组装成实验扣式锂离子电池，以不同的倍率在2.0-4.2V间进行充放电循环，0.1C放电容量为152mAh/g，1C放电容量为122mAh/g，显示了优异的电化学性能。
实施例4
与实施例1类似，前驱体制备过程完全一样，区别在于高温退火的条件是在氩气保护下于750℃烧结6h，随炉冷却到室温，得到具有碳包覆的锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO4)纳米颗粒。
X射线粉末衍射分析表明，产物主相为磷酸铁锂(LiFePO4)，其中存在少量杂相；从扫描电子显微镜分析得知，产物的颗粒分散性好，粒径约为450-530nm。
将产物作为正极材料，在氩气保护的手套箱中组装成实验扣式锂离子电池，以不同的倍率在2.0-4.2V间进行充放电循环，0.1C放电容量为133mAh/g，1C放电容量为109mAh/g。
实施例5
将0.00048mol的甘醇酸溶于5ml的去离子水中；将0.022mol的乙酸锂溶于80mL去离子水中；将0.026mol的磷酸一氢铵和0.012mol的草酸铁分别溶于30mL和60mL的去离子水中；将碳源、锂源、磷源和三价铁源依次缓慢加入到抗坏血酸的溶液中，每种溶液加入后都需要搅拌足够长的时间，以保证每种溶液加入后都得到混合均匀的溶液或悬浊液；将混合液在40℃恒温条件下磁搅拌蒸干，得到前驱体；将上述前驱体在190℃下预分解4h；将预分解产物移入高温气氛炉中，在氩气和氮气保护下于480℃烧结24h，随炉冷却到室温，即可得到具有碳包覆的锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO4)。
X射线粉末衍射分析表明，产物为磷酸铁锂(LiFePO4)，结晶度高；从扫描电子显微镜分析得知，产物的颗粒分散性好，粒径约为150～220nm。
将产物作为正极材料，在氩气保护的手套箱中组装成实验扣式锂离子电池，以不同的倍率在2.0-4.2V间进行充放电循环，0.1C放电容量为150mAh/g，1C放电容量为125mAh/g，显示了优异的电化学性能。
实施例6
将0.06mol的葡萄糖溶于30ml的去离子水中；将0.026mol的硝酸锂溶于80mL去离子水中；将0.022mol的磷酸和0.024mol的氯化铁分别溶于30mL和60mL的去离子水中；将碳源、锂源、磷源和三价铁源依次缓慢加入到去离子水中，每种溶液加入后都需要搅拌足够长的时间，以保证每种溶液加入后都得到混合均匀的溶液或悬浊液；将混合液在100℃恒温条件下磁搅拌蒸干，得到前驱体；将上述前驱体在220℃下预分解1.5h；将预分解产物移入高温气氛炉中，在氩气和氮气保护下于800℃烧结0.4h，随炉冷却到室温，即可得到具有碳包覆的锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO4)。
X射线粉末衍射分析表明，产物为纯相磷酸铁锂(LiFePO4)，结晶度高；从扫描电子显微镜分析得知，产物的颗粒分散性好，粒径约为480～550nm。
将产物作为正极材料，在氩气保护的手套箱中组装成实验扣式锂离子电池，以不同的倍率在2.0-4.2V间进行充放电循环，0.1C放电容量为135mAh/g，1C放电容量为115mAh/g。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种碳包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将碳源分散液、磷源分散液、锂源分散液和三价铁源分散液依次加入到分散剂溶液或者溶剂中，混合；
（2）将步骤（1）得到的溶液或悬浊液干燥，得到前驱体；
（3）将步骤（2）得到的前驱体在180～240℃预分解；
（4）在保护性气氛下，将步骤（3）得到的预分解产物在450～850℃烧结，冷却，得到单相且具有碳包覆的磷酸铁锂正极材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述碳源、锂、磷和铁的摩尔比为(0.02～2.5):(0.90～1.1):(0.90～1.1):1，进一步优选为(0.04～2.2):(0.92～1.08):(0.95～1.05):1，特别优选为(0.05～2):(0.95～1.05):1:1；
优选地，步骤（1）所述碳源为葡萄糖、柠檬酸、蔗糖、甘醇酸、酒石酸或抗坏血酸中的1种或至少2种的组合；
优选地，步骤（1）所述锂源为磷酸二氢锂、碳酸锂、乙酸锂、甲酸锂、柠檬酸锂、氯化锂、硝酸锂、溴化锂、氢氧化锂、叔丁醇锂、苯甲酸锂、磷酸锂、磷酸氢二锂、草酸锂、硫酸锂中的1种或至少2种的组合，特别优选为碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂、乙酸锂或硝酸锂中的1种或至少2种的组合。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述三价铁源为碳酸铁、磷酸铁、草酸铁、氢氧化铁、硝酸铁、氯化铁、硫酸铁、柠檬酸铁、乙酸铁、四氧化三铁或三氧化二铁中的1种或至少2种的组合，特别优选为三氧化二铁、硝酸铁、四氧化三铁或草酸铁中的1种或至少2种的组合；
优选地，步骤（1）所述磷源为磷酸二氢锂、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸一氢铵、五氧化二磷、磷酸、亚磷酸、焦磷酸、磷酸氢二铵中的1种或至少2种的组合，特别优选为磷酸、磷酸铵、磷酸一氢铵或磷酸二氢铵中的1种或至少2种的组合；
优选地，步骤（1）所述碳源分散液、磷源分散液、锂源分散液和三价铁源分散液的溶剂为去离子水。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述磷源分散液中磷元素的浓度为0.005～2.5mol/L，进一步优选为0.008～2.2mol/L，特别优选为0.01～2.0mol/L；
优选地，步骤（1）所述锂源分散液中锂元素的浓度为0.005～2.5mol/L，进一步优选为0.008～2.2mol/L，特别优选为0.01～2.0mol/L；
优选地，步骤（1）所述三价铁源分散液中三价铁的浓度为0.005～2.5mol/L，进一步优选为0.008～2.2mol/L，特别优选为0.01～2.0mol/L；
优选地，步骤（1）所述分散剂为柠檬酸和/或抗坏血酸；
优选地，步骤（1）所述溶剂为去离子水。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述混合在搅拌下进行；
优选地，步骤（1）所述混合在室温下进行。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述干燥为蒸干；
优选地，步骤（2）所述干燥在搅拌下进行，特别优选在磁搅拌下进行；
优选地，步骤（2）所述干燥温度为40～100℃，进一步优选为60～90℃，特别优选为80℃。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述预分解温度为190～220℃，特别优选为200℃；
优选地，步骤（3）所述预分解时间为至少1.5小时，进一步优选为1.8～4小时，特别优选为2小时。
8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤（4）所述保护性气氛为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或氮气中的1种或至少2种的组合，特别优选为氩气和/或氮气；
优选地，步骤（4）所述烧结在高温气氛炉中进行；
优选地，步骤（4）所述烧结温度为480～800℃，特别优选为500～750℃；
优选地，步骤（4）所述烧结时间为至少0.4小时，进一步优选为0.5～15小时，特别优选为0.5～12小时；
优选地，步骤（4）所述冷却为随炉冷却；
优选地，步骤（4）所述冷却终点为室温。
9.一种碳包覆磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述碳包覆磷酸铁锂正极材料由权利要求1-8任一项所述方法制备，其粒径为60～550纳米。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含权利要求9所述碳包覆磷酸铁锂正极材料。
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