磷酸铁锂锂离子电池正极材料的制备技术
磷酸铁锂制备方法
磷酸铁锂制备方法磷酸铁锂是一种新型的锂离子电池正极材料，具有高能量密度、长循环寿命、安全性好等优点，因此在电动汽车、储能系统等领域得到了广泛应用。
本文将介绍磷酸铁锂的制备方法。
磷酸铁锂的制备方法主要有固相法、水热法、溶胶凝胶法等。
其中，固相法是最常用的制备方法之一。
其具体步骤如下：1. 原料准备磷酸铁锂的制备需要用到三种原料：磷酸、氢氧化铁和碳酸锂。
这些原料需要经过粉碎、筛分等处理，以保证其颗粒大小均匀。
2. 混合原料将三种原料按照一定的比例混合均匀，通常磷酸铁锂的化学式为LiFePO4，因此混合比例为1:1:1。
3. 烧结将混合好的原料放入烧结炉中进行烧结。
烧结温度通常在700℃-900℃之间，烧结时间为数小时。
在烧结过程中，原料中的碳酸锂会分解产生二氧化碳，同时磷酸和氢氧化铁会反应生成磷酸铁锂。
4. 粉碎将烧结后的产物进行粉碎，以得到均匀的颗粒大小。
5. 热处理将粉碎后的产物进行热处理，通常温度在600℃-700℃之间，时间为数小时。
热处理可以提高磷酸铁锂的结晶度和电化学性能。
6. 表面处理将热处理后的产物进行表面处理，以提高其电化学性能。
表面处理通常采用碳涂覆、氟化处理等方法。
通过以上步骤，就可以制备出高质量的磷酸铁锂。
需要注意的是，制备过程中需要控制好温度、时间等参数，以保证产物的质量和性能。
除了固相法，水热法和溶胶凝胶法也是常用的制备方法。
水热法是将原料在高温高压的水溶液中反应，可以得到颗粒细小、结晶度高的产物；溶胶凝胶法则是将原料在溶液中形成凝胶，再进行热处理，可以得到均匀的颗粒大小和高结晶度的产物。
磷酸铁锂是一种重要的锂离子电池正极材料，其制备方法多种多样，需要根据具体情况选择合适的方法。
未来随着电动汽车、储能系统等领域的不断发展，磷酸铁锂的需求量将会越来越大，其制备技术也将不断进步和完善。
磷酸铁锂正极材料 工艺流程
磷酸铁锂（LiFePO4）正极材料的制备工艺流程可以概括为以下几个主要步骤：1. 原材料预处理- 原料准备：选取合适的锂盐（如碳酸锂或氢氧化锂）、铁盐（如硫酸亚铁或草酸亚铁等）、和磷酸盐（如磷酸二氢铵、磷酸氢二钠等）作为基本原料。
- 预混合与粉碎：将原料进行精细粉碎，确保粒度均匀，有利于后续反应和烧结过程中物质的充分扩散。
- 干燥与筛分：对粉碎后的物料进行干燥去除水分，并通过筛分控制颗粒大小分布。
2. 配料与混合- 按照分子式LiFePO4中的化学计量比准确称量各组分。
- 在惰性气氛（如氮气或氩气）保护下，将经过预处理的原料混合均匀，有时还会加入适量的粘结剂和导电添加剂以改善电极性能。
3. 成型- 将混合均匀的粉体添加适当比例的溶剂和粘结剂形成浆料，然后采用模压、喷雾干燥、滚圆等方式制成具有一定形状和密度的生坯。
4. 烧结- 将成型后的生坯在高温炉中进行烧结，温度通常在600-850°C范围内，根据具体工艺要求可能需要分阶段升温保温，期间需严格控制烧结气氛（常为氮气或惰性气体环境）和时间，促使原料粉末发生固相反应生成LiFePO4晶相，并获得良好的结构和电化学性能。
5. 后处理- 烧结后的产品进行冷却、破碎、过筛，得到最终的磷酸铁锂正极材料粉末。
- 有时还需要进行表面改性处理，比如包覆一层导电碳或其他活性物质来提高电子和离子传导率，增强电池的充放电性能。
6. 检测与分级- 对制得的磷酸铁锂正极材料进行物理性能测试（如粒径分布、振实密度、比表面积等）、化学成分分析以及电化学性能测试（如比容量、循环稳定性和倍率性能等），并对产品进行分级包装。
以上是一个典型的磷酸铁锂正极材料的生产工艺流程。
不同的研究机构和生产厂家可能会根据自身技术条件和市场需求，对某些环节进行优化调整。
磷酸铁锂正极制备方法
磷酸铁锂正极制备方法
磷酸铁锂正极是一种重要的锂离子电池正极材料，其制备方法如下：
材料：
LiOH·H2O、FeSO4·7H2O、H3PO4
制备过程：
1. 将FeSO4·7H2O与适量的H2O混合，加热至80℃，搅拌溶解；
2. 将H3PO4加入溶液中，并继续搅拌，使其充分混合；
3. 将溶解好的LiOH·H2O缓慢滴入前述溶液中，同时维持反应温度在80℃左右，反应2～3 h；
4. 反应结束后，将混合物静置冷却至室温；
5. 获得沉淀后，进行反复水洗和离子交换来除去杂质离子；
6. 最后，将样品干燥至恒重，即可得到磷酸铁锂正极材料。
注意事项：
1. 制备过程中需注意反应温度和加入LiOH·H2O的速度，以控制反应的均匀性和成品的纯度；
2. 在水洗和离子交换过程中，需彻底除去杂质离子，以保证成品的品质；
3. 磷酸铁锂正极材料的制备过程中，需使用高纯度的材料和实验室级的装置，以确保实验的正确性和数据的可靠性。
磷酸铁锂正极材料的制备及其性能研究
磷酸铁锂正极材料的制备及其性能研究随着电动汽车的普及，磷酸铁锂电池开始逐渐受到人们的关注和研究。
磷酸铁锂电池作为一种新型绿色环保的电池，具有较高的能量密度、长的循环寿命、高的安全性和无污染等优点。
而磷酸铁锂电池的正极材料是发挥其性能的关键，因此，磷酸铁锂正极材料的制备及其性能研究具有重要的意义。
一、磷酸铁锂正极材料的制备1、化学共沉淀法化学共沉淀法是制备磷酸铁锂正极材料的一种常用方法。
此法的基本步骤是将三种金属铁、锂和磷的盐酸溶液一起混合，使之共同沉淀，然后加以干燥和煅烧处理，最后制得磷酸铁锂正极材料。
此法能够制备出单一晶相的磷酸铁锂材料，但是它的产率低，成本高，处理工艺复杂，难以实现大规模生产。
2、水热法水热法是一种在水热反应条件下合成高纯度磷酸铁锂材料的方法。
在反应系统中加入三种金属的盐类和混合物，反应后得到磷酸铁锂晶体材料。
此法不易控制反应条件，但是可以制备出高纯度、高晶质度和高比表面积的磷酸铁锂材料，具有很好的应用前景。
3、固相法固相反应是一种简单易行的反应方式，将三种金属元素物质按照一定比例混合成相应的氧化物颗粒，在高温条件下热处理反应，最终得到磷酸铁锂材料。
这种方法制备的材料颗粒均匀，成分均匀，可以满足日常使用要求。
二、磷酸铁锂正极材料性能研究1、循环稳定性磷酸铁锂正极材料的循环稳定性是磷酸铁锂电池的关键性能之一。
随着充放电次数的增加，材料晶格结构的失稳、表面界面的增加、电极剥落和极化等因素会影响其循环性能。
因此，在制备磷酸铁锂正极材料时，要考虑其晶体结构、微观形貌和表面性质的改善，以提高其循环稳定性。
2、倍率性能磷酸铁锂电池的倍率性能是指充放电过程中电池在不同电流密度下的性能表现。
对于电动汽车等高功率应用场景，倍率性能的要求是非常高的。
因此，制备磷酸铁锂正极材料时，要优化其微观结构和表面形貌，以提高其倍率性能。
同时，也要通过添加助力材料或改变材料催化剂的组成等方法来提升其倍率性能。
锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备及性能研究
锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备及性能研究磷酸铁锂的制备可以通过化学法、物理法和电化学法等多种方法实现。
化学法包括溶胶-凝胶法、固相反应法和水热合成法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法，它通过溶剂热分解、固相燃烧或溶胶凝胶处理等步骤制备磷酸铁锂粉体。
物理法主要包括固相合成法和高温煅烧法，通过高温下锂盐和铁盐之间的反应制备磷酸铁锂。
电化学法则是利用电化学沉积等方法在电极表面沉积磷酸铁锂。
磷酸铁锂的性能与其晶体结构和形貌有关。
研究表明，具有纳米级晶粒大小的磷酸铁锂材料具有更好的循环稳定性和电化学性能。
因此，磷酸铁锂的制备研究中也要关注材料的晶体结构和形貌调控。
常用的方法包括控制反应条件、添加表面活性剂或模板剂、改变煅烧温度等。
磷酸铁锂的性能研究主要包括电化学性能和循环寿命测试。
电化学性能测试包括循环伏安法、恒流充放电测试和交流阻抗测试等。
通过这些测试可以了解磷酸铁锂材料的比容量、充放电效率、电化学活性、内阻等性能指标。
循环寿命测试主要通过反复充放电测试来评估材料的稳定性和持久性能。
此外，磷酸铁锂的改性也是提高其性能的重要途径。
例如，通过合成碳包覆磷酸铁锂（C-LiFePO4）可以提高其导电性、离子扩散速率和循环稳定性。
碳包覆磷酸铁锂的制备可以采用碳源共沉淀法、石墨烯覆盖法和碳纳米链法等。
总之，磷酸铁锂的制备及性能研究对于锂离子电池的进一步发展具有重要意义。
通过优化制备工艺、调控材料结构和形貌、改性等方法，可以提高磷酸铁锂材料的性能，进一步提高锂离子电池的能量密度、循环寿命和安全性。
磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料的研究进展
磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料的研究进展磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料的研究进展锂离子电池是现代电子产品中最常用的电池之一，其高能量、高比能力、长寿命和环保等特点，使得其应用范围越来越广泛。
锂离子电池由负极和正极组成，因此正极材料的性能对电池的能量密度、功率密度、循环寿命等方面都有着关键的影响。
磷酸铁锂作为一种新型的锂离子电池正极材料，其具有结构稳定、容量高、寿命长等优点，在锂离子电池研究领域发挥着重要作用。
本文将围绕磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料的研究进展展开讨论。
一、磷酸铁锂的基本性质磷酸铁锂（LiFePO4）是一种具有嵌锂过程的锂离子电池正极材料，其晶体结构属于层状结构。
磷酸铁锂的电化学性能稳定，安全性好，具有很高的比容量和长寿命等特点，因此被广泛应用于电动工具、电动车等领域。
二、磷酸铁锂与其他锂离子电池正极材料的比较1、与钴酸锂的比较钴酸锂是当前锂离子电池中使用最广泛的正极材料之一，其具有高能量密度、较高的循环寿命和优秀的高温性能等特点。
但是，钴酸锂的成本高、资源稀缺且存在环境污染问题，因此其替代材料备受关注。
相比之下，磷酸铁锂的成本低、资源丰富且无毒、可回收等环保优势。
而且，磷酸铁锂具有比容量高、循环寿命长、高比功率、安全性好等特点，因此被广泛认为是一种具有广阔应用前景的正极材料。
2、与锰酸锂和三元材料的比较锰酸锂和三元材料是锂离子电池中常用的正极材料，锰酸锂具有高比能力、成本低的优势，但其循环寿命较低；三元材料则具有较高的能量密度、循环寿命和安全性等优点，但其制备过程复杂，成本高。
相比之下，磷酸铁锂具有更高的比容量、更长的循环寿命和更好的安全性，是一种替代锰酸锂和三元材料的新型正极材料。
三、磷酸铁锂制备方法的研究进展1、固相法固相法制备磷酸铁锂是最早的方法之一，其操作简便、制备工艺成熟、产品质量稳定，因此得到了广泛应用。
但是，固相法制备的磷酸铁锂容易出现分布不均匀、晶体尺寸大小不一的问题，从而影响磷酸铁锂的电化学性能。
磷酸铁锂固相法和液相法
磷酸铁锂固相法和液相法
磷酸铁锂是一种高性能的锂离子电池正极活性材料，具有高能量
密度、长循环寿命等优点。
目前，磷酸铁锂的制备方法主要包括固相
法和液相法两种。
固相法是指将原料中的磷酸铁和碳酸锂按一定比例混合，加热至
高温下反应生成磷酸铁锂。
固相法制备磷酸铁锂具有反应温度低、工
艺简单、成本低等优点。
但是固相法制备磷酸铁锂存在晶粒尺寸大、
局部物性差、反应不充分等缺点。
因此，这种方法制备的磷酸铁锂电
池性能相对较低。
液相法是指将磷酸铁和碳酸锂溶解在适当的有机溶剂中，通过一
系列化学反应生成磷酸铁锂。
液相法制备磷酸铁锂具有晶粒尺寸小、
物性均匀、反应充分等优点。
但是液相法制备过程中需要用到大量的
有机溶剂，易造成环境污染，同时成本也较高。
针对固相法制备磷酸铁锂存在的问题，我们可以采用改进的方法。
一种典型的改进方法是采用机械球磨等方法将固相原料混合磨碎，从
而增大反应界面，提高反应速率和反应程度。
同时，可以针对生产工
艺进行精细优化，控制反应时间、温度、气氛等因素，最终得到高质
量的磷酸铁锂。
总的来说，磷酸铁锂固相法和液相法各有优缺点，适用于不同的
生产需求。
在实践应用中，我们需要根据具体情况，选用适宜的方法，
同时不断地探索和创新，在保证质量的同时，提高制备效率和降低成本，使磷酸铁锂电池得到更广泛的应用。
简述磷酸铁锂材料的制备方法
简述磷酸铁锂材料的制备方法磷酸铁锂（LiFePO4）是一种重要的锂离子电池正极材料，具有高能量密度、长循环寿命和良好的安全性能。
其制备方法主要包括固相法、水热法和溶剂热法等。
固相法是一种常用的磷酸铁锂制备方法。
首先，将适量的铁盐（如硫酸亚铁）和磷酸盐（如磷酸二氢钠）按照一定的摩尔比放入研钵中，进行预混合物的制备。
然后，将预混合物在惰性气氛（如氩气）下进行干燥处理，使其完全干燥。
接下来，在惰性气氛下，将干燥的预混合物进行高温煅烧处理，以使其发生化学反应生成磷酸铁锂。
最后，通过冷却和研磨等处理，得到所需的磷酸铁锂材料。
水热法是另一种常用的磷酸铁锂制备方法。
首先，将适量的铁盐和磷酸盐按照一定的摩尔比溶解在水溶液中，形成一定浓度的反应溶液。
然后，将反应溶液转移到高压容器中，在一定的温度和压力条件下进行水热反应。
在反应过程中，溶液中的金属离子逐渐与磷酸根离子反应生成磷酸铁锂。
最后，通过过滤、洗涤和干燥等处理，得到所需的磷酸铁锂材料。
溶剂热法是一种较新的磷酸铁锂制备方法。
首先，将适量的铁盐和磷酸盐按照一定的摩尔比溶解在有机溶剂中，形成一定浓度的反应溶液。
然后，将反应溶液转移到高压容器中，在一定的温度和压力条件下进行溶剂热反应。
在反应过程中，有机溶剂的热力学性质使得反应速率加快，有利于生成磷酸铁锂。
最后，通过过滤、洗涤和干燥等处理，得到所需的磷酸铁锂材料。
除了以上的制备方法，还有一些改进的磷酸铁锂制备方法，如微波辅助法、溶胶凝胶法等。
这些方法在传统的制备方法基础上进行了一定的改进和优化，旨在提高材料的结晶度、均匀性和电化学性能等。
总的来说，磷酸铁锂材料的制备方法主要包括固相法、水热法和溶剂热法等。
这些方法各有特点，可以根据实际需求选择适合的制备方法。
随着科技的不断进步，磷酸铁锂材料的制备方法也在不断改进和创新，以满足不同应用领域对材料性能的要求。
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由于锂离子电池中负极材料的比容量和性能远高 于正极材料,故目前较多的研究工作主要集中提高正 极材料的比容量和充、放电速率上。
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（3）为什么要研究磷酸铁锂锂离子电池正极材料
①常用材料及其不足
迄今为止,比较成熟的常规锂离子电池正极材料 的研究集中于层状的过渡金属氧化物LiMO2(M=Co,Ni, Mn等)与尖晶石型的LiM2O2(M=Co,Ni,Mn等)。
该法具有明显的优越性,如合成温度低、粒子小(在纳 米级范围)、粒径分布窄、均一性好、比表面积大,因此应 用很广。但有干燥时物料收缩率大、合成周期较长、工业 化生产难度大等缺点。
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③ 共沉淀合成法
该法原料分散均匀,前躯体可以在低温条件下合成。将 LiOH加入到(NH4)2Fe(SO4)3·6H2O与H3PO4的混合溶液中,得到 共沉淀物,过滤洗涤后,在惰性气氛下进行热处理,可以得到 LiFePO4。
磷酸铁锂 的优点
（1）为什么要研究锂离子电池
锂离子电池是20世纪70年代发展起来的一种新 型电池,由于其具有电压高、体积小、质量轻、比 能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环次 数多、寿命长等优点,成为目前综合性能好的理想 能源,取得了飞速发展。锂离子电池的应用领域不 断扩大,已经渗透到包括移动电话、笔记本电脑、 摄像机、数码相机等民用以及军事应用领域。在国 内外也竞相开发电动汽车、航天和储能等方面所需 的大容量锂离子电池。
水热法具有物相均一、粉体粒径小、过程简单等优点, 但只限于少量粉体的制备。若要扩大制备量,会受到诸多条 件的限制。特别是大型耐高温、高压反应器的设计制造,难 度大,造价也高。所以,水热法的使用大多只限于在实验室中, 不适于工业生产中的应用。
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② 溶胶-凝胶合成法
溶胶-凝胶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,然后热处理制备固体氧化物等的方 法之一。即将前躯体物质按LiFePO4分子式的原子比分别称 取,溶解、混合后,在一定条件下形成凝胶,最后加热、烧结, 得到LiFePO4。
Li+在4a位形成共棱的连续直线链, 并平行于c轴。从而Li+ 具有二维可移动性, 使之在充放电过程中可以脱出和嵌入。强 的P-O 共价键形成离域的三维立体化学键使LiFePO4具有很强 的热力学和动力学稳定性其密度也较大(3.6g/cm3)。
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LiFePO4的晶体结构
LiFePO4充、放电时晶体结构变化示意图
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3 LiFePO4的制备ห้องสมุดไป่ตู้法
自然界中LiFePO4以磷酸锂铁矿的形式存在,由于天然的 磷酸锂铁矿中含有杂质,其化学性能较差,因此,采用化学合 成的方法制备橄榄石型LiFePO4。磷酸铁锂的制备方法很多, 主要有固相合成法和液相合成法,以及其它制备方法。
LiCoO2是最早商业化的锂离子电池正极材料, 其理论比容量高(274mAh/g)、开路电压大、电化学 性能稳定,缺点是资源短缺、价格昂贵且有毒、高温 会发生爆炸。
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LiNiO2比容量大(275mAh/g)、价格便宜, 缺点是 制备工艺复杂、热稳定性差
LiMn2O4的资源丰富、价格便宜、无毒,但其比容 量较低(148mAh/g),高温下容量衰减快、寿命差。
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（3）其他合成法
氧化-还原法能得到电化学优良的纳米级的磷酸铁锂粉体, 但其工艺很复杂,不能大量生产,只适合实验室研究。
Prosini等采用氧化还原法,将(NH4)2Fe(SO4)3·6H2O溶液、 NH4H2PO4溶液和H2O2混合得到沉淀,再将FePO4沉淀与Li+发生氧 化还原反应,得到无定形LiFePO4的前驱体,再在500℃下保温 1～5h得到LiFePO4。射频溅射法制备磷酸铁锂薄膜,锂离子扩 散平面(c轴)垂直基体表面,有利于锂离子的嵌入和脱嵌。脉 冲激光沉积法制备磷酸铁锂薄膜,锂离子扩散平面与基体表面 平行,不利于锂离子的嵌入与脱嵌,沉积的基体对制备的薄膜 材料性能有影响。
该法制程工艺较为简单,其最大优点是避开了其它合成方 法中使用磷酸二氢铵为原料产生大量氨气污染环境的问题,但 对磷酸铁原料要求较高。
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（1）固相合成法
液相合成法主要包括水热法、溶胶-凝胶法、共沉淀法 和喷雾干燥法。
① 水热法
水热法是指高温、高压下,在水或蒸汽等流体中进行的 有关化学反应的总称。将FeSO4,H3PO4和LiOH溶液按物质的质 量比为10∶10∶30的比例进行混合,pH值保持在7.56,然后把 此混合液转移到反应器中,120℃下加热5h以上,最后冷却溶 液,把浅绿色的沉淀过滤后在40℃下干燥2h。
固相合成法主要分为高温固相合成法、机械-化学法（机
械法）、微波烧结法和碳热还原法。
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① 高温固相合成法
目前国内外磷酸铁锂材料制备中最常用的方法是高温固 相法,高温固相合成法就是以碳酸锂、氢氧化锂等为锂源,草 酸亚铁、乙二酸亚铁、氧化铁和磷酸铁等为铁源,磷酸二氢铵 为磷源,按一定计量比混合均匀,在一定温度下加热使固体预 分解,把加热分解后的固体混合物再研磨均匀,然后在高温下 灼烧,也有的经过了二次预分解。为防止Fe2+被氧化,一般用惰 性气体作或者还原性气体保护。高温合成的温度越低,合成的 材料放电比容量越大。
使用机械-化学法能使一些只有在高温等较为苛刻的条件 下发生的化学反应在低温下顺利进行。
机械-化学法制备掺杂的LiFePO4正极材料,可简化工艺路 程、缩短制备周期。
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③ 微波烧结合成法
微波加热过程是物体通过吸收电磁能发生的自加热过程, 由于微波能直接被样品吸收,在短时间内可以迅速加热，但在 制备LiFePO4过程中,原料草酸亚铁不是微波接受体,需添加吸 波材料,如可采用添加活性炭的方法。一方面,活性炭在微波 场中升温速度快;另一方面,在高温下可产生还原性气氛,阻止 Fe2+的氧化。
（1）固相合成法
固相法是目前制备LiFePO4最常用、最成熟的方法,也是 最容易实现产业化的方法之一。通常以Li2CO3、FeC2O4·2H2O 和(NH4)2HPO4等为原料,混合均匀,在惰性气氛下煅烧一段时 间,冷却后得到目标产物。由于Fe2+容易氧化成Fe3+,在整个烧 结过程中必须持续通入惰性气体加以保护,有时还会在其中 混入少量氢气,造成还原气氛。
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2 LiFePO4的结构和充放电机理
① 磷酸铁锂的结构
LiFePO4具有有序的橄榄石结构, 属于正交晶系,空间群为 Pnmb。每个晶胞中有4个LiFePO4单元,其晶胞参数为a=6.008A , b=10.324A和c=4.694A。
在LiFePO4中, 氧原子近似于六方紧密堆积, 磷原子在氧四 面体的4c位, 铁原子、锂原子分别在氧八面体的4c位和4a位, 在 b-c平面上FeO6八面体通过共点连结起来。一个FeO6八面体与 两个LiO6八面体和一个PO4四面体共棱,而一个PO4四面体则与 一个FeO6八面体和两个LiO6八面体共棱。
该法特点是:合成体系的材料与微波场的相互作用,从材 料内部开始加热。使微波能被材料吸收,实现快速升温,缩短 反应时间,热能利用率高，加热温度均匀等优点。微波烧结法 操作简单、合成时间短,适合于实验室研究之用。
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④ 碳热还原合成法
碳热还原法是高温固相法的改进,以Fe2O3、LiH2PO4和碳粉 为原料,以化学计量比混合,在箱式烧结炉氩气气氛中于700℃ 烧结一段时间,之后自然冷却到室温。Barker等首次将碳热还 原法用于LiFePO4的合成。该方法的优势在于合成过程中能够 产生强烈的还原气氛,可以用三价铁的化合物作为铁源,从而 进一步降低了成本。由于该法的生产过程较为简单可控,且采 用一次烧结,所以它为LiFePO4走向工业化提供了另一条途径。 但该法制备的材料较传统的高温固相法容量表现和倍率性能 方面偏低。
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研究发现pH值对实验结果的影响不大,而且水热法比高 温固相法合成的晶体颗粒要小,Fe2+含量高。由于Fe2+易被氧 化,故产物中有时会有红色杂质。当锂盐的量很少时,则会有 多孔的FePO4·2H2O生成,它在高温时失水生成电化学非活性 的FePO4。在用水热法合成LiFePO4晶体时要保证锂盐的量, 以防止电化学非活性的FePO4晶体的生成。
高温固相法的优点是工艺简单、易实现产业化,但产物粒 径不易控制、分布不均匀,并且在合成过程中需要使用惰性气 体保护。
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② 机械-化学合成法
机械-化学法是先期采用高能球磨的方法。该法使粉末颗 粒在球磨罐中进行反复的碰撞、分离、再碰撞,通过机械力的 作用使颗粒破碎、增大反应物的接触面积,使材料晶格中产生 各种缺陷、位错、原子空位及晶格畸变等,有利于离子的迁移 还可以增大表面活性,降低自由能,促进反应进行,降低反应温 度。获得破碎和充分均匀的粉末混合体后,再进行固相反应, 即可得到所需要的物相。
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② 磷酸铁锂的充放电机理
在充电过程中,LiFePO4中的Li+迁出,变为FePO4。放电时, 则相反。LiFePO4充、放电过程中结构变化下图所示。Li+的 脱嵌过程一般可表示为式(1)和(2)。 充电: LiFePO4 - xLi+ - xe —xFePO4+(1-x)LiFePO4 (1) 放电: FePO4 + xLi+ + xe —xLiFePO4+(1-x) FePO4 (2)