隨著電動汽車市場的不斷發(fā)展，鋰離子電池作為電動汽車的主要動力源受到越來越多的關(guān)注。在鋰離子電池中，正極材料是決定電池性能的關(guān)鍵因素之一。LiFePO4作為一種新型正極材料具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如高安全性、高能量密度、低成本等，近年來得到了越來越多的研究。然而為了充分發(fā)揮其優(yōu)勢，針對 LiFePO4的改性研究也日益重要。
LiFePO4具備橄欖石晶體結(jié)構(gòu)，理論容量為170mAh/g，有相對鋰金屬負(fù)極的穩(wěn)定放電平臺3.4V，具有資源豐富、價格便宜、無吸濕性、無毒、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的鋰電池正極材料。橄欖石結(jié)構(gòu)的 LiFePO4為稍微扭曲的六方密堆積晶體，其空間群為Pmnb型，單位晶胞參數(shù)a、b、c依次為0.496、1.033、0.601nm，如圖1所示。
圖1 ： LiFePO4的空間結(jié)構(gòu)
1.1高溫固相合成
將鋰的碳酸鹽（或氫氧化物、磷酸鹽）、草酸亞鐵（或醋酸亞鐵、磷酸亞鐵）和磷酸二氫銨混合，在 500℃-800℃ 下煅燒數(shù)小時，即可得到 LiFePO4粉體。固相合成的產(chǎn)物存在一下缺點(diǎn)：物相不均勻，晶體無規(guī)則形狀，晶體尺寸較大，粒度分布范圍寬，且煅燒時間長。但固相法設(shè)備和工藝簡單， 制備條件容易控制， 便于工業(yè)化生產(chǎn)。
1.2機(jī)械化學(xué)法
通過機(jī)械力的作用，不僅使顆粒破碎，增大反應(yīng)物的接觸面積，而且可使物質(zhì)晶格中產(chǎn)生各種缺陷、錯位、原子空缺及晶格畸變等，有利于離子的遷移，同時還可以使新生物表面活性增大，表面自由
能降低，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，使一些只有在高溫等苛刻條件下才能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)在低溫下得以順利進(jìn)行。
溶膠-凝膠法以三價鐵的醋酸鹽或硝酸鹽為前驅(qū)體，混合化學(xué)計量的LiOH后加入抗壞血酸，然后再加到H3PO4中，采用氨水調(diào)節(jié)Ph值，加熱到60℃得到凝膠，在350℃加熱12h使凝膠分解，然后在一定溫度下燒結(jié)得到 LiFePO4粉體。
溶膠-凝膠法合成的前驅(qū)體混合均勻性好、凝膠熱處理溫度低、粉體顆粒粒徑小且分布窄、粉體燒結(jié)性能好。但干燥收縮大、合成周期長、反應(yīng)條件苛刻，工業(yè)化生產(chǎn)難度較大。
2.2共沉淀法
共沉淀法是一種在溶液狀態(tài)下，將合適的沉淀劑加入到不同化學(xué)成分的可溶性混合液中，形成難溶的超微顆粒的前驅(qū)體沉淀物，再將此沉淀物干燥或焙燒制得超微顆粒的方法。
2.3水熱法
水熱法是以可溶性亞鐵鹽、鋰鹽和磷酸為原料，在高溫高壓水熱體系中直接合成LiFePO4。為避免混合過程中，F(xiàn)e2+氧化成Fe3+，先將亞鐵鹽和磷酸溶液混合，然后加入LiOH溶液攪拌（因Fe（OH）2極易氧化成Fe3+），在短時、低溫條件下合成LiFePO4。
下期更新內(nèi)容《鋰離子電池正極材料的改性研究（二）Apreo2在LiFePO4改性研究中的應(yīng)用》
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