CN112086635B - 一种磷酸铁锂正极活性材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磷酸铁锂正极活性材料的制备方法，包括：将铁源、磷源、锂源与聚合物单体溶于含氧化性酸和/或非氧化性酸的溶剂，得到第一混合液；当第一混合液含有氧化性酸时，向第一混合液中加入碳源以使溶剂自然蒸发，当第一混合液不含氧化性酸时，在其中加入碳源后再加入过氧化氢，以使体系中的溶剂自热蒸发；待溶剂蒸发完毕后，得到正极活性材料前驱体；在保护气体存在下，对所述正极活性材料前驱体进行烧结，得到磷酸铁锂正极活性材料。本发明方法工艺简单、能耗低、对设备要求低、成本低廉，适于大规模工业化生产和应用，通过本发明方法制得的磷酸铁锂正极活性材料的形貌规整，压实密度高，由其制备的电池具有优良的电化学性能。

Description

一种磷酸铁锂正极活性材料的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂正极活性材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池是新一代的绿色高能电池，在各个领域日益显示出重要作用。作为锂离子电池的重要组成部分，锂离子电池的正极材料决定着锂电池的性能、价格及发展。目前，研究最多的正极材料有LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4(磷酸铁锂，LFP)。其中，磷酸铁锂正极材料因具有结构稳定性高、安全性能好、平台特性好、理论容量大等优点，逐渐成为电池工作者竞相研究的热点。
目前，业界主要通过高温固相法和水热合成法来合成磷酸铁锂，但磷酸铁锂的形貌不规则、粒径分布不合理，由其制得的极片的压实密度较低，进而导致由其制备的电池的能量密度低、放电容量低等。
发明内容
鉴于此，本申请提供了一种磷酸铁锂正极活性材料的制备方法，通过在溶液自热蒸发制备磷酸铁锂的过程中，将聚合物单体的聚合与磷酸铁锂的晶核形成同时进行，可以使生成的晶核更容易被原位形成的聚合物充分包覆，再经烧结后得到形貌和粒径得到有效控制的终产品，以使其具有较高的压实密度和较优的电化学性能。
具体地，本发明提供的一种磷酸铁锂正极活性材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铁源、磷源、锂源与聚合物单体溶于含氧化性酸和/或非氧化性酸的溶剂中，得到第一混合液；
(2)当所述第一混合液中含有所述氧化性酸时，向所述第一混合液中加入碳源，以使所述第一混合液中的溶剂自热蒸发；当所述第一混合液中含所述非氧化性酸时，还在所述加入碳源后再加入过氧化氢以使所述第一混合液中的溶剂自热蒸发；
待所述第一混合液中的溶剂自热蒸发完毕后，得到正极活性材料前驱体；
(3)在保护气体存在下，对所述正极活性材料前驱体进行烧结，得到磷酸铁锂正极活性材料。
本发明一实施方式中，将聚合物单体与磷酸铁锂合成原料的铁源、磷源、锂源在强氧化、强酸性条件下共同混合，在加入碳源后，体系可自发放热，以促使聚合物单体自行发生聚合反应，待自热反应放出的热量使体系中的溶剂蒸发完毕后，得到固态的正极活性材料前驱体(即，表面包覆有聚合物的LFP晶核)。此过程无需外部能量(如加热、光照、引发剂)的加入、对设备要求低，节省了能量。类似地，当本发明另一实施方式中，将聚合物单体与铁源、磷源、锂源混合在不含氧化性酸的强酸性体系中，在加入碳源后若再加入氧化剂-过氧化氢，体系可自发放热，以促使聚合物单体自行发生聚合反应，待自热反应放出的热量使体系中的溶剂自然蒸发完毕后，得到固态的正极活性材料前驱体。后续对该正极活性材料前驱体进行烧结处理后，碳源及表面包覆的聚合物会热分解形成导电碳，得到形貌较规整、粒径分布合理的磷酸铁锂正极活性材料。
本申请一实施方式中，步骤(1)中，所述第一混合液中可以是含有氧化性酸，或者含有氧化性酸和非氧化性酸。后续可向该第一混合液中加入碳源，以促使体系发生自热反应，进而使溶剂自然蒸发。本申请另一实施方式中，所述第一混合液中所含的酸可以仅是非氧化性酸。后续可在该第一混合液中加入碳源之后，再加入过氧化氢以促使体系发生自热反应。
其中，所述氧化性酸可以包括硝酸和硫酸中的至少一种。所述非氧化性酸可以包括盐酸、磷酸和醋酸中的至少一种。进一步地，所述第一混合液的氢离子浓度在1mol/L以上。较高的氢离子浓度可便于后续氧化性酸与碳源之间或者过氧化氢与碳源之间更好地发生氧化还原反应以自发放热，以及促进聚合物单体的双键打开。
可选地，所述溶剂包括水及亲水有机溶剂中的一种或多种。其中，所述亲水有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、丁酮、丁二酮等中的一种或多种。优选地，所述溶剂为水。
为实现聚合物单体发生聚合反应，聚合物单体至少含有一个碳碳双键。可选地，所述聚合物单体包括苯乙烯、丙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈及其衍生物中的一种或多种。优选地，所述聚合物单体不含有卤素元素。可选地，所述聚合物单体可以含有C、H、O和N元素，还可以含有P元素。
其中，对于苯乙烯及其衍生物，可以列举苯乙烯、二乙烯基苯(CAS:1321-74-0)、甲苯乙烯(CAS:873-66-5)、α-甲基苯乙烯(CAS:98-83-9)、对甲基苯乙烯(CAS:622-97-9)等。对于丙烯酸及其衍生物，可以列举丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、4-硝基丁烯酸、(2E)-4-(二甲基氨基)丁-2-烯酸等。对于丙烯酰胺及其衍生物，可以列举丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺等中的一种或多种。对于丙烯腈及其衍生物，可以列举丙烯腈、丁烯腈(如3-丁烯腈、2-丁烯腈)、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈、2-甲基-2-丁烯腈、2-甲基-3-丁烯腈、2-乙氧基丙烯腈、3,3-二甲氧基-2-丙烯腈等中的一种或多种。
对于丙烯酸酯及其衍生物可以列举丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-烃基乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯等单官能基丙烯酸酯，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙氧化羟乙基甲基丙烯酸酯等单官能基甲基丙烯酸酯，1,3-丁二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯等多官能基丙烯酸酯。
优选地，所述聚合物单体为丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酰胺及其衍生物中的一种或多种。这些单体在强氧化、强酸性条件可以产生羧基，以便在LFP晶核刚生成时就能包覆上。
步骤(1)中，所述铁源、磷源、锂源的用量使得铁元素、磷元素、锂元素的摩尔比为(0.85-1.15):(0.85-1.15):(0.85-1.15)，优选使得铁元素、磷元素、锂元素的摩尔比为(0.95-1.05):(0.95-1.05):(0.95-1.05)，更优选为1：1：1。
步骤(2)中，所述碳源包括蔗糖、淀粉、糊精、葡萄糖、果糖、氨基酸、柠檬酸和苹果酸中的一种或者多种。
可选地，所述碳源的质量可以为所述第一混合液质量的1％-47％。在一些实施方式中，所述碳源的质量可以为所述第一混合液质量的1％-40％。可选地，所述碳源的摩尔量可以为所述氧化性酸摩尔量或者所述过氧化氢摩尔量的5％-200％。
本申请中，可以通过聚合物单体的加入量来控制正极活性材料前驱体的粒径和形貌，以便在烧结后得到形貌、粒径可控的磷酸铁锂正极活性材料。可选地，上述聚合物单体的摩尔量为所述铁源摩尔量的1.1％-220％。
若聚合物单体的加入量过多，聚合成的聚合物会在溶剂自热蒸发的过程中形成凝胶，导致铁源、磷源、锂源的成核/生长受限，无法生成可用的前驱体；若聚合物单体的加入量过少，无法有效改善LFP的形貌、粒径分布，不能有效提升由其制得的极片的压实密度，进而降低电池的比容量。控制聚合物单体的加入量在合适范围，可以保证得到大小颗粒比例合适的LFP产品，可以兼顾高压实和良好电学性能。优选地，聚合物单体的摩尔量为所述铁源摩尔量的10％-153％。例如为10％、20％、30％、50％、80％、100％或120％。
可选地，所述聚合物单体的质量为所述第一混合液质量的0.1％-10％。在一些实施方式中，所述聚合物单体的质量为所述第一混合液质量的0.1％-8.5％。
本申请中，上述铁源可以选自氧化铁、磷酸铁、氯化铁、硫酸铁、氢氧化铁、硝酸铁、醋酸铁、柠檬酸铁、焦磷酸铁、焦磷酸亚铁、硫酸亚铁、磷酸亚铁、草酸亚铁中的至少一种，但不限于此。
上述磷源可以选自磷酸、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸铁、磷酸锂和磷酸二氢锂中的一种或多种，但不限于此。
上述锂源可以选自氢氧化锂、氧化锂、氯化锂、亚硝酸锂、硝酸锂、草酸锂、碳酸锂、醋酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂和磷酸氢二锂中的至少一种。
可选地，所述第一混合液中还包括掺杂元素源。其中，所述掺杂元素源的掺杂元素为Mg、Mo、B、V、Ti、Mn、Nb等元素中的一种或多种。掺杂元素可取代磷酸铁锂材料中的部分Fe晶格，掺杂元素的引入，可提升磷酸铁锂颗粒的放电效率。进一步地，所述掺杂元素的摩尔量为所述铁源中Fe元素摩尔量的0.3％-0.7％。
步骤(3)中，所述保护气体包括氮气、氩气、氦气中的至少一种。
可选地，所述烧结包括第一阶段和第二阶段，所述第一烧结阶段是从室温升至第一温度，保持1-5h；所述第二阶段是从所述第一温度升至第二温度，保持3-15h；其中，第一温度为100-200℃，所述第二温度为550-850℃。其中，烧结处理的第一阶段主要是为了除去正极活性材料前驱体中残留的溶剂，第二阶段主要是为了使磷酸铁锂晶格充分晶化，得到形貌规整的终产品。可选地，从第一温度升至第二温度的升温速率为1-25℃/min。
可选地，在所述烧结之后，还包括：粒径细化处理。其中，所述粒径细化处理包括研磨和气流粉碎中的至少一种。进一步地，所述粒径细化处理后的物料的D50粒径在2μm以下。这样可保证烧结后的物料尺寸不致过大，避免后续经过筛后作为废料丢弃。
本申请还提供了采用上述制备方法制得的磷酸铁锂正极活性材料，磷酸铁锂正极活性材料的一次颗粒粒径在100nm-800nm的范围。其中，“一次颗粒”是指具有明显晶界的颗粒，一次颗粒的粒径可以通过扫描电子显微镜(SEM)测量得到，而不是通过马尔文粒度仪等测得的粒度大小。优选地，所述磷酸铁锂正极活性材料的一次颗粒粒径在200nm-400nm的范围内。
碳源及原位形成的聚合物在烧结下会形成导电碳，可选地，所述磷酸铁锂正极活性材料中的碳含量为0.4wt％-5.2wt％。碳含量过低时，磷酸铁锂正极活性材料的导电性会较差，电池的倍率性能不佳；碳含量过高时，会造成磷酸铁锂正极活性材料的有效容量下降，且包含其的正极浆料的粘度过高，涂布形成的正极片易脱粉，加工性能较差。优选地，所述磷酸铁锂正极活性材料中的碳含量为0.8wt％-2wt％。
可选地，所述第一混合溶液或所述第二混合溶液中还含有掺杂元素源。掺杂元素为B、Cd、Cu、Mg、Al、Zn、Mn、Ti、Nb、Zr、Cr中的一种或多种。掺杂元素源可以为掺杂元素的氧化物、盐等形式加入。掺杂元素可取代磷酸铁锂材料中的部分Fe或者Li晶格。进一步地，所述掺杂元素的摩尔量为所述铁源中Fe元素摩尔量的0.05％-1.5％。
本申请中，制得的磷酸铁锂正极活性材料的结构式可表示为：LiFeMxPO4@C，其中，M代表掺杂元素，x代表掺杂元素与Fe元素的摩尔比，0≤x≤2.3％。进一步地，0.05％≤x≤1.5％。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明第一方面提供的制备方法，利用碳源与氧化性酸或与过氧化氢接触发生自热反应放热，使聚合物单体在强酸、强氧化性、高热量下发生聚合反应而在磷酸铁锂晶核上包覆形成聚合物，后经烧结得到形貌和粒径可控的磷酸铁锂正极活性材料；
(2)上述制备方法无需高耗能设备，工艺流程简单，无需外加能量及无需引入引发剂来促进聚合反应，适于大规模工业化生产和应用；
(3)本发明制备方法制得的磷酸铁锂正极活性材料的批次稳定，形貌规则、粒径分布合理，由其制得的极片压实密度高，由其制备的电池的能量密度及容量均较高。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的磷酸铁锂正极活性材料的扫描电子显微镜(SEM)照片；
图2为对比例1制得的磷酸铁锂正极活性材料的SEM照片；
图3为对比例2制得的磷酸铁锂正极活性材料的SEM照片
图4为由本发明实施例1的磷酸铁锂正极活性材料制得的电池的放电曲线。
具体实施方式
以下所述是本发明的示例性实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
下面结合多个具体实施例对本申请的技术方案进行说明。
实施例1
一种磷酸铁锂正极活性材料的制备方法，包括：
将碳酸锂(Li2CO3，0.475mol)35.15g、硝酸铁(分子式Fe(NO3)3·9H2O，1mol)404g、磷酸二氢铵(NH4H2PO4，1mol)115g与33g的浓硝酸(HNO3的浓度为63wt％，摩尔量为0.33mol)和50g的醋酸(0.83mol)混合溶解于水中，制得混合液A；向混合液A中加入丙烯酸15g(0.21mol)，搅拌，得到混合液B；
在搅拌条件下，向混合液B中加入碳源(具体为柠檬酸20g(0.1mol)和葡萄糖30g(0.167mol))，以促使加入碳源后的混合液B自发放热，待体系中的溶剂自然蒸发完毕后，得到固态的正极活性材料前驱体；
在氮气氛围下，将上述正极活性材料前驱体于180℃热处理2h，然后以5℃/min的速率从180℃升温到700℃，保温4h，冷却后，经研磨得到磷酸铁锂正极活性材料，碳含量为1.13％。
实施例2
将硝酸锂(LiNO3，1mol)68.95g、氯化铁(分子式FeCl3·6H2O，1mol)270.30g、85％磷酸(H3PO4的摩尔量为1mol)115.30g与33g的浓盐酸(HCl的浓度为36.5wt％，摩尔量为0.33mol)混合溶解于300g水中，制得混合液A；向混合液A中加入丙烯酰胺71.08g(1mol)，搅拌，得到混合液B；
向混合液B中加入碳源，具体为葡萄糖60g(0.33mol)，搅拌使碳源充分分散，加入浓度为30wt％的过氧化氢水溶液130g(H2O2的摩尔量为1.15mol)，以促使加入碳源后的混合液B自发放热，待体系中的溶剂自然蒸发完毕后，得到固态的正极活性材料前驱体；
在氮气氛围下，将上述正极活性材料前驱体于180℃下热处理2h，然后以5℃/min的速率从180℃升温到700℃，保温4h，冷却后，经研磨得到磷酸铁锂正极活性材料，碳含量为1.35％。
实施例3
将磷酸锂(Li3PO4，0.33mol)38.60g、硫酸铁(分子式Fe2(SO4)3，0.5mol)200g、磷酸铵((NH4)3PO4，0.66mol)98.40g与56g的浓硫酸(H2SO4的浓度为98wt％，摩尔量为0.56mol)混合溶解于水中，制得混合液A；向混合液A中加入丙烯酸甲酯8.61g(0.1mol)，搅拌，得到混合液B；
在搅拌条件下，向混合液B中加入碳源(具体为淀粉30g+葡萄糖25g)，以促使加入碳源后的混合液B自发放热，待体系中的溶剂自然蒸发完毕后，得到固态的正极活性材料前驱体；
在氮气氛围下，将上述正极活性材料前驱体于180℃下热处理2h，然后以5℃/min的速率从180℃升温到750℃，保温4h，冷却后，经研磨得到磷酸铁锂正极活性材料，碳含量为1.08％。
实施例4
将醋酸锂(CH3COOLi，1mol)65.99g、磷酸铁(分子式FePO4·2H2O，1mol)186.82g、硝酸锰(分子式Mn(NO3)2，0.007mol)1.253g与33g的浓盐酸(HCl的浓度为36.5wt％，摩尔量为0.33mol)和56g的浓硫酸(H2SO4的浓度为98wt％，摩尔量为0.56mol)混合溶解于水中，制得混合液A；向混合液A中加入丙烯酸丁酯38.45g(0.3mol)，搅拌，得到混合液B；
在搅拌条件下，向混合液B中加入碳源(具体为淀粉30g+葡萄糖25g)，以促使加入碳源后的混合液B自发放热，待体系中的溶剂自然蒸发完毕后，得到固态的正极活性材料前驱体；
在氮气氛围下，将上述正极活性材料前驱体于180℃下热处理2h，然后以5℃/min的速率从180℃升温到780℃，保温4h，冷却后，经研磨得到磷酸铁锂正极活性材料，碳含量为1.23％。
实施例5
将氢氧化锂(LiOH·H2O，1mol)41.96g、氧化铁(分子式Fe2O3，0.5mol)79.85g、85％的磷酸水溶液(H3PO4的摩尔量为1mol)115.30g与33g的浓盐酸(HCl的浓度为36.5wt％，摩尔量为0.33mol)、100g的浓硝酸(HNO3的浓度为63wt％，摩尔量为1mol)混合溶解于水中，制得混合液A；向混合液A中加入N,N-二甲基丙烯酰胺77.32g(0.78mol)，搅拌，得到混合液B；
在搅拌条件下，向混合液B中加入碳源(具体为果糖12g+葡萄糖15g)，以促使加入碳源后的混合液B自发放热，待体系中的溶剂自然蒸发完毕后，得到固态的正极活性材料前驱体；
在氮气氛围下，将上述正极活性材料前驱体于180℃下热处理2h，然后以5℃/min的速率从180℃升温到750℃，保温4h，冷却后，经研磨得到磷酸铁锂正极活性材料，碳含量为0.89％。
为突出本申请实施例技术方案带来的有益效果，设置以下对比例。
对比例1—未加入聚合物单体
一种磷酸铁锂正极活性材料的制备方法，其与实施例1的区别在于：未向混合液A中加入丙烯酸。其中，对比例1制得的磷酸铁锂正极活性材料的碳含量为1.09％。
对比例2—聚合物单体加入量过少
一种磷酸铁锂正极活性材料的制备方法，其与实施例1的区别在于：丙烯酸的加入摩尔量为0.005mol。其中，对比例2制得的磷酸铁锂正极活性材料的碳含量为1.1％。
对比例3—单体加入量过多
一种磷酸铁锂正极活性材料的制备方法，其与实施例1的区别在于：丙烯酸的加入摩尔量为3.5mol。
结果发现，对比例3中，在加入碳源后，有发生自放热现象，但在部分水蒸发后，溶液呈凝胶状，原材料没有形成固态正极材料前驱体，无法烧结制得LFP成品。
对比例4—未加入氧化性酸
一种磷酸铁锂正极活性材料的制备方法，其与实施例1的区别在于：混合液A中不含氧化性酸-浓硝酸，只含有醋酸。
结果发现，对比例4中，在碳源加入后体系自行没有发生自热反应，不能制得固态正极材料前驱体，进而不能制得LFP成品。
图1为本实施例1制得的磷酸铁锂正极活性材料的SEM图片，图2、图3分别为对比例1与对比例2的产物SEM图。
从图1中可以看出，产物的形貌相对规整，主要是球形或者椭球形，并没有出现棒状或者长条状的颗粒；同时颗粒直径在1μm以下，较大颗粒在700-900nm左右，较小的颗粒在100-300nm左右，同时小颗粒没有形成明显的团聚体，能够实现小颗粒填充到大颗粒的缝隙中，从而提升由该磷酸铁锂正极活性材料制得的极片的压实密度。而制备时未加入聚合物单体的对比例1，所得产物的形貌不规整，其中的小颗粒出现明显的团聚，形成类似珊瑚状或者蜂窝状的小颗粒团聚体。
聚合物单体加入量过少的对比例2，产物中小颗粒的团聚情况虽有一定的改善，没有出现明显的团聚体，但是颗粒的形貌并不规整，最终影响由该材料制得的极片的压实密度。
为对本申请实施例技术方案带来的有益效果进行有力支持，测试由各实施例及对比例的磷酸铁锂正极活性材料制得的正极片的压实密度、制得的电池的电化学性能，测试结果如表1及图4所示。
其中，正极片的制备如下：将各实施例及对比例的磷酸铁锂正极活性材料分别与导电炭黑SP、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)、溶剂N-甲基吡咯烷酮按93.5：2.5：4：100的质量比混合，通过球磨搅拌机搅拌2h，得到正极浆料，将配好的正极浆料置于在铝箔上，用刮刀均匀刮平，得到涂布极片，在130℃下烘干后，于10Mpa的压力下辊压，得到辊压极片，在中间区域裁Φ15mm圆片称重测厚，计算压实密度。
电池组装过程如下：将上述制备的各正极片用导电胶贴在正极金属壳上，用金属锂片作为负极，用Celgard 2400微孔膜作隔膜，以1.0mol/L LiPF6的溶液作电解液，该电解液的溶剂是体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)的混合，在手套箱中组装成扣式电池。
使用LAND电化学测试仪测试上述扣式电池的电化学性能，充电终止电压为4.2V，放电截止电压为2.0V。其中，由实施例1的磷酸铁锂正极活性材料制得的扣式电池在0.1C和1C倍率下的放电曲线如图4。
表1各实施例和对比例的测试结果
Figure BDA0002658127680000111
从表1可以看出，与未添加聚合物单体的对比例1或聚合物单体添加量不足的对比例2相比，由添加了适量聚合物单体的实施例1-5的LFP活性材料制得的极片压实密度得到显著提高，而电池的充放电效率也得到显著提高。
从图4的放电曲线可以看出，由实施例1的磷酸铁锂正极活性材料制得的扣式电池在0.1C和1C下的放电电压均较平稳。其中0.1C下的平台电压在3.40V左右，放电平台的占比在95％以上；1C下的放电平台电压在3.38V左右，放电平台占比在85％以上。

Claims (9)

1.一种磷酸铁锂正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将铁源、磷源、锂源与聚合物单体溶于含氧化性酸和/或非氧化性酸的溶剂中，得到第一混合液；所述聚合物单体的摩尔量为所述铁源摩尔量的1.1％-220％；
当所述第一混合液中含有所述氧化性酸时，向所述第一混合液中加入碳源，以使所述第一混合液中的溶剂自然蒸发且使所述聚合物单体发生聚合反应生成聚合物；当所述第一混合液中不含所述氧化性酸时，还在所述加入碳源后再加入过氧化氢以使所述第一混合液中的溶剂自热蒸发且使所述聚合物单体发生聚合反应生成聚合物；待所述溶剂蒸发完毕后，得到固态的正极活性材料前驱体；
在保护气体存在下，对所述正极活性材料前驱体进行烧结，得到磷酸铁锂正极活性材料；其中，所述碳源及所述聚合物在烧结下形成导电碳。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源包括蔗糖、淀粉、糊精、葡萄糖、果糖、氨基酸、柠檬酸和苹果酸中的一种或者多种。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碳源的质量为所述第一混合液质量的1％-47％。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物单体包括苯乙烯、丙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈及其衍生物中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物单体的质量为所述第一混合液质量的0.1％-10％。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化性酸包括硝酸和硫酸中的至少一种；所述非氧化性酸包括盐酸、磷酸和醋酸中的至少一种。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合液的氢离子浓度在1mol/L以上。
8.如权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述铁源、磷源、锂源的用量使得铁元素、磷元素、锂元素的摩尔比为(0.85-1.15):(0.85-1.15):(0.85-1.15)。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸铁锂正极活性材料中的碳含量为0.4wt％-5.2wt％。
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