CN114388802B - 一种单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂及其制备方法和应用，该材料的制备方法包括以下步骤：将四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物插入卵磷脂层间得到四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物插层的卵磷脂复合物；再将该复合物与磷酸铁、锂源混合，经球磨处理后得到前驱体；将前驱体在保护氛围下进行分步烧结得到单原子负载的氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂。本发明借助四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物和卵磷脂插层材料的协同转化效应形成单原子负载的氮磷共掺杂碳复合包覆层，能够增强氮‑碳环上π电子的共轭程度，加速电子转移，提升导电层包覆均匀性，促进赝电容效应，从而提高材料倍率和低温性能。

Description

一种单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂及其 制备方法和应用
技术领域
本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，涉及一种单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂及其制备方法和应用。
背景技术
磷酸铁锂(LFP)正极具有高可逆比容量、充放电平台平稳、安全性高、循环寿命长、资源丰富且价格较低等独特优势，使其在储能系统和电动汽车(如公交车、低速电动汽车和其它专用车辆)中得到广泛的应用，成为最具研发和应用潜力的新一代锂离子电池正极材料。LFP为橄榄石结构，Li+位于交替平面八面体的直线链上，并且所有的Li+仅能沿一维通道发生脱嵌，因此使得LFP的离子扩散系数较低。但LFP较低的电子导电性和离子扩散速率严重影响了电化学性能的发挥，使得LFP的倍率和低温性能在与三元锂电池的竞争中处于劣势。因此，全面提升LFP的电化学性能，尤其是提升倍率性能以及低温性能等，对提高LFP在锂离子电池领域的应用前景显得尤为重要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明利用四氮杂金属卟啉作为碳源、氮源和金属源，将其插入卵磷脂层间以便保持碳化过程中结构的高度有序转化。该设计借助四氮杂金属卟啉材料本身的二维大共轭π-电子结构形成氮掺杂碳层，并且将其配位金属还原为单金属负载于碳层，增强碳层导电性。另外，利用卵磷脂作为磷掺杂剂在氮掺杂碳层上进一步形成磷氮共掺杂效果，并与单原子分散的金属d电子发挥协同作用，进一步增强π电子的共轭程度，有效改善导电层对磷酸铁锂的包覆效果，提升包覆界面电子、离子转移速率，促进赝电容效应，从而提升磷酸铁锂的倍率和低温性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将卵磷脂和四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物分散在由有机溶剂和水组成的混合溶剂中，混合均匀后得到混合液；混合液经干燥后得到四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物插层的卵磷脂复合物；优选的，所述四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物为四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物、四叔丁基四氮杂卟啉锌配合物、四叔丁基四氮杂卟啉铜配合物、四叔丁基四氮杂卟啉镁配合物；所述卵磷脂与四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物的质量比为(1-2)：(0.1-0.2)；所述干燥的温度为50-80℃，时间为20-36h；优选的，有机溶剂为三氯甲烷、四氢呋喃、乙腈或甲酰胺。
S2、将四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物插层的卵磷脂复合物、磷酸铁、锂源混合后进行球磨处理，得到前驱体；优选的，所述磷酸铁与锂源的摩尔比为1：(1.01-1.05)；所述四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物插层的卵磷脂复合物的添加量为磷酸铁质量的8％-15％；进一步优选的，所述球磨处理的工艺为：球磨机转速为400-800r/min，球磨时间为4h-8h。
S3、在保护气氛下对前驱体进行分步烧结得到单原子负载的氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂。优选的，所述保护气氛为氮气或氩气。所述分步烧结的工艺为：首先由室温升温至第一恒温段，升温速率2℃/min，第一恒温段的温度为300℃-400℃，恒温时间为4h-6h；随后继续升温至第二恒温段，升温速率为2℃/min，第二恒温段的温度为600℃，恒温时间为4h-6h；最后升温至第三恒温段，升温速率为1℃/min，第三恒温段的温度为700-800℃，恒温时间为6h-10h，恒温完成后自然冷却至室温。
本发明还提供了上述所述的单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂在锂离子电池中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明以四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物作为碳源、氮源和金属源，为了进一步保证碳化结构转化高度有序，采用插层技术将四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物固定于卵磷脂层间。由于卵磷脂双分子层具有亲脂亲水两亲性，在有机溶剂和水组成的混合溶剂中，卵磷脂的亲水基团使得层间距变大，有利于促进四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物分子与卵磷脂插层作用。借助四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物本身有序的二维大共轭π-电子结构形成高度有序的氮掺杂碳层，并且由于四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物中心金属通过配位键被锚定，使其在焙烧还原后形成单原子分散的金属态，能够有效提升电子转移能力。另外以卵磷脂作为磷掺杂剂在氮掺杂碳层上进一步形成磷氮共掺杂效果，借助氮磷共掺杂效应和单原子分散的金属d电子作用能够进一步增强氮-碳环上π电子的共轭程度，促进电子转移。该方法操作简单，可控性强，适合大规模工业化生产，能够有效提升导电层对磷酸铁锂的包覆效果，促进包覆界面电子、离子转移，增强界面赝电容效应，从而提高磷酸铁锂材料的倍率和低温性能。
附图说明
图1为实施例1所制备的材料的SEM图；
图2为对比例1所制备的材料的SEM图。
具体实施方式
为了使本发明方案的技术目的、具体方法和优点更加清楚，也便于本专业技术领域的人员更好地理解，下面将结合具体实施例，对本发明进行清楚、完整地描述。
实施例1：
将0.05g四叔丁基四氮杂卟啉(购买于Aldrich公司)，0.2g四水合氯化锰，0.01g钼酸铵依次加入10mL 1,2,4-三氯苯中，通入N2作为保护气，加热至230℃，搅拌回流反应4h。反应结束后，采用减压蒸馏去除溶剂，以体积比为10:1的苯和氯仿混合溶液作为淋洗剂，硅胶作为吸附剂，洗脱收集产物得到四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物。
将制备得到的四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物、卵磷脂、三氯甲烷和水按质量比0.1：1：1:100进行混合，在25℃下搅拌4h，转速为200r/min。随后将所得混合物放置于60℃下干燥24h得到四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物插层的卵磷脂复合物。将磷酸铁与碳酸锂按1:1.05比例混合，向其中加入干燥后的四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物插层的卵磷脂复合物，该复合物的加入量为磷酸铁质量的10％，得到混合物；混合物经600r/min的速度球磨4h得到前驱体。将前驱体置于管式炉中，在氮气保护中，进行分步烧结：首先由室温升温至第一恒温段，升温速率2℃/min，第一恒温段温度为300℃，恒温时间为4h；随后继续升温至第二恒温段，升温速率为2℃/min，第二恒温段温度为600℃，恒温时间为4h；最后升温至第三恒温段，升温速率为1℃/min,第三恒温段温度为750℃，恒温时间为6h，恒温完成后自然冷却至室温，得到单原子锰负载的磷氮共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂。
实施例2：
将0.05g四叔丁基四氮杂卟啉(购买于Aldrich公司)，0.1g无水氯化锌，0.01g钼酸铵依次加入10mL 1,2,4-三氯苯中，通入N2作为保护气，加热至230℃，搅拌回流反应4h。反应结束后，采用减压蒸馏去除溶剂，以体积比为10:1的苯和氯仿混合溶液作为淋洗剂，硅胶作为吸附剂，洗脱收集产物四叔丁基四氮杂卟啉锌配合物。
将制备得到的四叔丁基四氮杂卟啉锌配合物与卵磷脂、三氯甲烷和水按质量比0.2：1：1:100进行混合，在25℃下搅拌4h，转速为200r/min。随后将所得混合物放置于80℃下干燥24h得到四叔丁基四氮杂卟啉锌配合物插层的卵磷脂复合物。将磷酸铁与氢氧化锂按1:1.05比例混合，向其中加入干燥后的四叔丁基四氮杂卟啉锌配合物插层的卵磷脂复合物，该复合物的加入量为磷酸铁质量的15％，得到混合物；混合物经800r/min的速度球磨6h得到前驱体。将前驱体置于管式炉中，在氮气保护中，进行分步烧结：首先由室温升温至第一恒温段，升温速率2℃/min，第一恒温段温度为400℃，恒温时间为4h；随后继续升温至第二恒温段，升温速率为2℃/min，第二恒温段温度为600℃，恒温时间为4h；最后升温至第三恒温段，升温速率为1℃/min,第三恒温段温度为780℃，恒温时间为6h，恒温完成后自然冷却至室温，得到单原子锌负载的磷氮共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂。
实施例3：
将0.05g四叔丁基四氮杂卟啉(购买于Aldrich公司)，0.1g无水氯化铜，0.01g钼酸铵依次加入10mL 1,2,4-三氯苯中，通入N2作为保护气，加热至230℃，搅拌回流反应4h。反应结束后，采用减压蒸馏去除溶剂，以体积比为10:1的苯和氯仿混合溶液作为淋洗剂，硅胶作为吸附剂，洗脱收集产物四叔丁基四氮杂卟啉铜配合物。
将制备得到的四叔丁基四氮杂卟啉铜配合物与卵磷脂、三氯甲烷和水按质量比0.1：2：1:100进行混合，在25℃下搅拌4h，转速为300r/min。随后将所得混合物放置于50℃下干燥24h得到四叔丁基四氮杂卟啉铜配合物插层的卵磷脂复合物。将磷酸铁与乙酸锂按1:1.03比例混合，向其中加入干燥后的四叔丁基四氮杂卟啉铜配合物插层的卵磷脂复合物，该复合物的加入量为磷酸铁质量的8％，得到混合物；混合物经800r/min的速度球磨8h得到前驱体。将前驱体置于管式炉中，在氩气保护中，进行分步烧结：首先由室温升温至第一恒温段，升温速率2℃/min，第一恒温段温度为400℃，恒温时间为6h；随后继续升温至第二恒温段，升温速率为2℃/min，第二恒温段温度为600℃，恒温时间为6h；最后升温至第三恒温段，升温速率为1℃/min，第三恒温段温度为800℃，恒温时间为8h，恒温完成后自然冷却至室温，得到单原子铜负载的磷氮共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂。
实施例4：
将0.05g四叔丁基四氮杂卟啉(购买于Aldrich公司)，0.2g四水合氯化锰，0.01g钼酸铵依次加入10mL 1,2,4-三氯苯中，通入N2作为保护气，加热至230℃，搅拌回流反应4h。反应结束后，采用减压蒸馏去除溶剂，以体积比为10:1的苯和氯仿混合溶液作为淋洗剂，硅胶作为吸附剂，洗脱收集产物四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物。
将制备得到的四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物与卵磷脂、三氯甲烷和水按质量比0.2：1：1:100进行混合，在25℃下搅拌4h，转速为400r/min。随后将所得混合物放置于80℃下干燥24h得到四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物插层的卵磷脂复合物。将磷酸铁与碳酸锂按1:1.05比例混合，向其中加入干燥后的四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物插层的卵磷脂复合物，该复合物的加入量为磷酸铁质量的15％，得到混合物；混合物经500r/min的速度球磨6h得到前驱体。将前驱体置于管式炉中，在氩气保护中，进行分步烧结：首先由室温升温至第一恒温段，升温速率2℃/min，第一恒温段温度为300℃，恒温时间为4h；随后继续升温至第二恒温段，升温速率为2℃/min，第二恒温段温度为600℃，恒温时间为4h；最后升温至第三恒温段，升温速率为1℃/min,第三恒温段温度为800℃，恒温时间为10h，恒温完成后自然冷却至室温，得到单原子锰负载的磷氮共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂。
实施例5：
将0.05g四叔丁基四氮杂卟啉(购买于Aldrich公司)，0.1g氯化镁，0.01g钼酸铵依次加入10mL 1,2,4-三氯苯中，通入N2作为保护气，加热至230℃，搅拌回流反应4h。反应结束后，采用减压蒸馏去除溶剂，以体积比为10:1的苯和氯仿混合溶液作为淋洗剂，硅胶作为吸附剂，洗脱收集产物四叔丁基四氮杂卟啉镁配合物。
将制备得到的四叔丁基四氮杂卟啉镁配合物与卵磷脂、三氯甲烷和水按质量比0.1：1：1:100进行混合，在25℃下搅拌4h，转速为400r/min。随后将所得混合物放置于80℃下干燥24h得到四叔丁基四氮杂卟啉镁配合物插层的卵磷脂复合物。将磷酸铁与碳酸锂按1:1.05比例混合，向其中加入干燥后的四叔丁基四氮杂卟啉镁配合物插层的卵磷脂复合物，该复合物的加入量为磷酸铁质量的8％，得到混合物；混合物经600r/min的速度球磨6h得到前驱体。将前驱体置于管式炉中，在氮气保护中，进行分步烧结：首先由室温升温至第一恒温段，升温速率2℃/min，第一恒温段温度为300℃，恒温时间为6h；随后继续升温至第二恒温段，升温速率为2℃/min，第二恒温段温度为600℃，恒温时间为4h；最后升温至第三恒温段，升温速率为1℃/min,第三恒温段温度为700℃，恒温时间为10h，恒温完成后自然冷却至室温，得到单原子镁负载的磷氮共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂。
下列对比例中使用的原料四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物的制备方法与实施例1中的制备方法相同。
对比例1：
将0.05g四叔丁基四氮杂卟啉(购买于Aldrich公司)，0.2g四水合氯化锰，0.01g钼酸铵依次加入10mL 1,2,4-三氯苯中，通入N2作为保护气，加热至230℃，搅拌回流反应4h。反应结束后，采用减压蒸馏去除溶剂，以体积比为10:1的苯和氯仿混合溶液作为淋洗剂，硅胶作为吸附剂，洗脱收集产物得到四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物。
将制备得到的四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物、卵磷脂、三氯甲烷和水按质量比0.1：1：1:100进行混合，在25℃下搅拌4h，转速为200r/min。随后将所得混合物放置于60℃下干燥24h得到四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物插层的卵磷脂复合物。将磷酸铁与碳酸锂按1:1.05比例混合，向其中加入干燥后的四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物插层的卵磷脂复合物，该复合物的加入量为磷酸铁质量的10％，得到混合物；混合物经600r/min的速度球磨4h得到前驱体。将前驱体置于管式炉中，在氮气保护中，进行一步烧结，即以1℃/min的速率由室温升温至750℃，恒温时间为6h，恒温完成后自然冷却至室温，得到目标产物。
对比例2：
将0.05g四叔丁基四氮杂卟啉(购买于Aldrich公司)，0.2g四水合氯化锰，0.01g钼酸铵依次加入10mL 1,2,4-三氯苯中，通入N2作为保护气，加热至230℃，搅拌回流反应4h。反应结束后，采用减压蒸馏去除溶剂，以体积比为10:1的苯和氯仿混合溶液作为淋洗剂，硅胶作为吸附剂，洗脱收集产物得到四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物。
将制备得到的四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物、卵磷脂、三氯甲烷和水按质量比0.1：1：1:100进行混合，在25℃下搅拌4h，转速为200r/min。随后将所得混合物放置于60℃下干燥24h得到四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物插层的卵磷脂复合物。将磷酸铁与碳酸锂按1:1.05比例混合，向其中加入干燥后的四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物插层的卵磷脂复合物，该复合物的加入量为磷酸铁质量的10％，得到混合物；混合物经600r/min的速度球磨4h得到前驱体。将前驱体置于管式炉中，在氮气保护中，进行两步烧结，即首先由室温升温至第一恒温段，升温速率2℃/min，第一恒温段温度为300℃，恒温时间为4h；随后以1℃/min升温至750℃，恒温时间为6h，恒温完成后自然冷却至室温，得到目标产物。
对比例3：
将0.05g四叔丁基四氮杂卟啉(购买于Aldrich公司)，0.2g四水合氯化锰，0.01g钼酸铵依次加入10mL 1,2,4-三氯苯中，通入N2作为保护气，加热至230℃，搅拌回流反应4h。反应结束后，采用减压蒸馏去除溶剂，以体积比为10:1的苯和氯仿混合溶液作为淋洗剂，硅胶作为吸附剂，洗脱收集产物得到四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物。
将制备得到的四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物、卵磷脂、三氯甲烷和水按质量比0.1：1：1:100进行混合，在25℃下搅拌4h，转速为200r/min。随后将所得混合物放置于60℃下干燥24h得到四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物插层的卵磷脂复合物。将磷酸铁与碳酸锂按1:1.05比例混合，向其中加入干燥后的四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物插层的卵磷脂复合物，该复合物的加入量为磷酸铁质量的10％，得到混合物；混合物经600r/min的速度球磨4h得到前驱体。将前驱体置于管式炉中，在氮气保护中，进行两步烧结，即首先由室温升温至600℃，升温速率为2℃/min，恒温时间为4h；随后以1℃/min升温至750℃，恒温时间为6h，恒温完成后自然冷却至室温，得到目标产物。
对比例4：
将卵磷脂、三氯甲烷和水按质量比1：1：100进行混合，在25℃下搅拌4h，转速为200r/min。随后将所得混合物至于60℃下干燥24h得到复合物。将磷酸铁与碳酸锂按1:1.05比例混合，向其中加入干燥后的复合物，加入量为磷酸铁质量的10％，混合物经600r/min的速度球磨4h得到前驱体。将前驱体置于管式炉中，在氮气保护中，进行分步烧结：首先由室温升温至第一恒温段，升温速率2℃/min，第一恒温段温度为300℃，恒温时间为4h；随后继续升温至第二恒温段，升温速率为2℃/min，第二恒温段温度为600℃，恒温时间为4h；最后升温至第三恒温段，升温速率为1℃/min,第三恒温段温度为750℃，恒温时间为6h，恒温完成后自然冷却至室温。
对比例5：
将0.05g四叔丁基四氮杂卟啉(购买于Aldrich公司)，0.2g四水合氯化锰，0.01g钼酸铵依次加入10mL 1,2,4-三氯苯中，通入N2作为保护气，加热至230℃，搅拌回流反应4h。反应结束后，采用减压蒸馏去除溶剂，以体积比为10:1的苯和氯仿混合溶液作为淋洗剂，硅胶作为吸附剂，洗脱收集产物得到四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物。
将四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物、三氯甲烷和水按质量比0.1：1：100进行混合，在25℃下搅拌4h，转速为200r/min。随后将所得混合物至于60℃下干燥24h得到复合物。将磷酸铁与碳酸锂按1:1.05比例混合，向其中加入干燥后的复合物，加入量为磷酸铁质量的10％，混合物经600r/min的速度球磨4h得到前驱体。将前驱体置于管式炉中，在氮气保护中，进行分步烧结：首先由室温升温至第一恒温段，升温速率2℃/min，第一恒温段温度为300℃，恒温时间为4h；随后继续升温至第二恒温段，升温速率为2℃/min，第二恒温段温度为600℃，恒温时间为4h；最后升温至第三恒温段，升温速率为1℃/min,第三恒温段温度为750℃，恒温时间为6h，恒温完成后自然冷却至室温。
对实施例1制备得到的单原子锰负载的磷氮共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂和对比例1制备得到的材料进行SEM检测，SEM图分别如图1和图2所示，从图1和图2可看出，采用分步烧结设置三个升温段，首先采用低温碳化有助于四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物与卵磷脂插层结构均匀碳化维持碳层结构，随后采用中温碳化进一步实现磷氮共掺杂，最后，进一步升高温度，使得卟啉配合物锚定的金属被还原并且能够提高碳层的石墨化程度与均匀性。同时，采用该方法制备的单原子锰负载的磷氮共掺杂碳复合材料借助于分布升温过程实现磷酸铁锂颗粒可控生长，使颗粒尺寸更小，粒径分布更加均匀，且与碳层接触更加紧密。
将上述各个实施例和对比例制得的产品制备成电池进行性能检测，电池制备方法如下：所制备的产品与炭黑、PVDF按8：1：1的质量比进行混合研磨，然后刮涂在铝箔上作为锂离子电池正极，在充满氩气的手套箱中组装型号为CR2032的扣式电池。电池负极为金属锂片，隔膜为聚丙烯微孔膜，电解液为1mol/L的LiPF6溶液，电解液溶剂为EC:DMC:EMC＝1:1:1(体积比)。扣式电池测量电压范围为2V-4V，充放电电流为0.2C、1C和2C。
在不同的温度环境中(常温25℃和低温-20℃)，对上述实施例1-5和对比例1-5制得的产品制备得到的电池进行性能检测，检测结果见下表1：
表1实施例1-5与对比例1-5制得的电池在常温及低温下性能对比
Figure BDA0003432578600000081
Figure BDA0003432578600000091
从表1可看出，实施例相较于对比例表现出更加优异的电化学性能。实施例1-5的首效和倍率性能相交于对比例均有明显提升。并且实施例的低温性能有明显改善，其中实施例1的低温性能最优，0.2C低温放电保持率高达76.40％，放电电压平台也有所提升，有利于提升材料的低温功率特性。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例所做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将卵磷脂和四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物分散在由有机溶剂和水组成的混合溶剂中，混合均匀后得到混合液；混合液经干燥后得到四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物插层的卵磷脂复合物；
S2、将四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物插层的卵磷脂复合物、磷酸铁、锂源混合后进行球磨处理，得到前驱体；
S3、在保护气氛下对前驱体进行分步烧结得到单原子负载的氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂；所述分步烧结的工艺为：首先由室温升温至第一恒温段，第一恒温段的温度为300℃-400℃，恒温时间为4h-6h；随后继续升温至第二恒温段，第二恒温段的温度为600℃，恒温时间为4h-6h；最后升温至第三恒温段，第三恒温段的温度为700-800℃，恒温时间为6h-10h，恒温完成后自然冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物为四叔丁基四氮杂卟啉锰配合物、四叔丁基四氮杂卟啉锌配合物、四叔丁基四氮杂卟啉铜配合物、四叔丁基四氮杂卟啉镁配合物。
3.根据权利要求1所述的单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述卵磷脂与四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物的质量比为（1-2）：（0.1-0.2）。
4.根据权利要求1所述的单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述有机溶剂为三氯甲烷、四氢呋喃、乙腈或甲酰胺；所述干燥的温度为50-80℃。
5.根据权利要求1所述的单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述磷酸铁与锂源的摩尔比为1：（1.01-1.05）；所述四叔丁基四氮杂卟啉金属配合物插层的卵磷脂复合物的添加量为磷酸铁质量的8%-15%。
6.根据权利要求1所述的单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述球磨处理的工艺为：球磨机转速为400-800r/min，球磨时间为4h-8h。
7.根据权利要求1所述的单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述保护气氛为氮气或氩气。
8.一种单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于：其是采用如权利要求1至7任一项所述的制备方法制备得到。
9.如权利要求8所述的单原子负载氮磷共掺杂碳复合材料包覆的磷酸铁锂在锂离子电池中的应用。
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