本发明涉及一种锂离子正材料及其制备工艺，特别涉及一种掺杂稀土La元素和Co的LiFePO4锂离子极正材料及其制备方法，属于电池电极材料领域。
背景技术：
在自然界中，锂元素是最轻的金属，标准电极电位最负，为-3.045 V，锂元素的这些特点决定了它是一种具有很高比能量的材料，1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究，由于锂金属的化学特性非常活泼，使得对环境要求非常高。后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。
目前常见的锂离子电池正极材料主要有层状结构的钴酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂等，其中磷酸铁锂材料属于较新的锂离子电池正极材料，其安全性高、成本较低，但存在室温电导率低，放电电压低（3.4V），实际容量只有 114mA·h／g等缺点，都制约了自身的进一步应用，从材料角度来看，LiFePO4具有稍微扭曲的六方密堆积排列结构，属于正交晶系，空间群为 Pnma。在锂原子所在的 a-c 平面中，包含有 PO4四面体，这就限制了锂离子的移动空间，因此它的电导率比其它的层状化合物低。
有文献指出，通过掺杂Co金属，使LiFePO4晶格中掺杂少量金属Co离子，可以弥补了离子扩散速率低的缺点。文献也指出，稀土元素能够代替了Li的位置，很好的融入到橄榄石结构中，且能够改提高LiFePO4的导电率。
制备磷酸铁锂复合电极材料，主要有高温固相法、溶胶凝胶法、共沉淀法和喷雾热解法等，其中高温固相法混合均匀程度有限，颗粒大小不均匀，影响材料性能。为了克服上述问题，在磷酸铁锂复合电极材料高温烧结前，将合成原料通过球磨工艺，将其金属颗粒充分粉末化，使在高温固相过程中，金属粒子反应完全。本发明通过球磨工艺、高温固相法掺杂稀土La和Co原子，制备一种锂离子正极材料。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种掺杂稀土La元素和Co的LiFePO4锂离子极正材料及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：
⑴取适量化学纯的Li2CO3、FeC2O4・2H2O、NH4H2PO4、金属Co和稀土La粉末作为原料，按照Li：Fe ：P：Co：La= 1-x：1-y：1：y：x（0.01≤x≤0.1, 0.1≤y≤0.9）的原子比例配料；
⑵将配好的原料混合物一起倒入丙酮溶液中，进行浸泡清洗；
⑶将清洗后的原料混合物再一起投入球磨罐中，添加适量的钢球和保护液体，进行湿法球磨；
⑷球磨结束后，取出下层金属粉末；
⑸将取出的金属粉末充分晾干；
⑹再将晾干的的粉末进行高温煅烧；
⑺煅烧后，收集粉末即得产品。
优先地，在步骤⑶中，球料比为10-20。
优先地，在步骤⑶中，保护液体为酒精、丙酮或者汽油。
优先地，在步骤⑶中，湿法过程中，球磨机速度控制250-350 r/min。
优先地，在步骤⑶中，球磨时间为20-40h。
优先地，在步骤⑸中，晾干方式自然晾干。
优先地，在步骤⑹中，烧结温度为600-800℃，时间控制在20-30h。
本发明具有下列优点和特性：
⑴制备的电极材料粉末电率高，容量大；
⑵ 材料性能稳定；
⑶ 流程短，操作简单。
实施例一：
取适量化学纯的Li2CO3、FeC2O4・2H2O、NH4H2PO4、金属Co和稀土La粉末作为原料，按照Li：Fe ：P：Co：La= 0.09：0.9：1：0.1：0.01的原子比例配5g的原料，将配好的原料一起倒入丙酮溶液中，进行浸泡清洗，清洗后的原料再一起投入球磨罐中，投入100g钢球，有酒精作为保护液体，填满球磨罐，用行星式球磨机进行球磨，球磨速度设置250 r/min，球磨40h后，打开球磨罐，将上层液体倒出，取出下层的金属微粉，放置自然晾干，将晾干的粉末放入600℃高温炉中进行煅烧30h，煅烧结束后冷却，取出管内粉末即得一种锂离子正极材料粉末。
实施例二：
取适量化学纯的Li2CO3、FeC2O4・2H2O、NH4H2PO4、金属Co和稀土La粉末作为原料，按照Li：Fe ：P：Co：La= 0.9：0.5：1：0.5：0.1的原子比例配10g的原料，将配好的原料一起倒入丙酮溶液中，进行浸泡清洗，清洗后的原料再一起投入球磨罐中，投入150g钢球，有酒精作为保护液体，填满球磨罐，用行星式球磨机进行球磨，球磨速度设置300 r/min，球磨30h后，打开球磨罐，将上层液体倒出，取出下层的金属微粉，放置自然晾干，将晾干的粉末放入700℃高温炉中进行煅烧25h，煅烧结束后冷却，取出管内粉末即得一种锂离子正极材料粉末。
实施例三：
取适量化学纯的Li2CO3、FeC2O4・2H2O、NH4H2PO4、金属Co和稀土La粉末作为原料，按照Li：Fe ：P：Co：La= 0.95：0.1：1：0.9：0.05的原子比例配20g的原料，将配好的原料一起倒入丙酮溶液中，进行浸泡清洗，清洗后的原料再一起投入球磨罐中，投入200g钢球，有酒精作为保护液体，填满球磨罐，用行星式球磨机进行球磨，球磨速度设置350 r/min，球磨20h后，打开球磨罐，将上层液体倒出，取出下层的金属微粉，放置自然晾干，将晾干的粉末放入800℃高温炉中进行煅烧20h，煅烧结束后冷却，取出管内粉末即得一种锂离子正极材料粉末。