磷酸鐵鋰合成方法比較

《磷酸鐵鋰合成方法比較》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、磷酸鐵鋰正極材料制備方法比較A．固相法一．高溫固相法1．流程：傳統(tǒng)的高溫固相合成法一般以亞鐵鹽（草酸亞鐵，醋酸鐵，磷酸亞鐵等），磷酸鹽（磷酸氫二銨，磷酸二氫銨），鋰鹽（碳酸鋰，氫氧化鋰，醋酸鋰及磷酸鋰等）為原料，按LiFePO4分子式的原子比進行配料，在保護氣氛(氮氣、氬氣或它們與氫氣的混合氣體)中一步、二步或三步加熱，冷卻后可得LiFePO4粉體材料。例1：C.H.Mi等采用一:步加熱法得到包覆碳的LiFePO4，其在30℃，0.1C倍率下的初始放電容量達到160mAh·g-1；例2：S.S.Zhang等采用二步加熱法，以FeC:2O4·2H2O和LiH2PO4為原料，在氮氣保護下先于3

2、50~380℃加熱5h形成前驅(qū)體，再在800℃下進行高溫熱處理，成功制備了LiFePO4/C復(fù)合材料，產(chǎn)物在0.02C倍率下的放電容量為159mAh·g-1；例3：A.S.Andersson等采用三步加熱法，將由:Li2CO3、FeC2O4·2H2O和(NH4)2HPO4組成的前驅(qū)體先在真空電爐中于300℃下預(yù)熱分解，再在氮氣保護下先于450℃加熱10h，再于800℃燒結(jié)36h，產(chǎn)物在放電電流密度為2.3mA·g-1時放電，室溫初始放電容量在136mAh·g-1左右；例4：Padhi等以Li2CO3，F(xiàn)e(CH3COO)2，NH4H2PO4為原料，采用二步法合成了LiFePO4正極材料，其

3、首次放電容量達110mA·h/g；Takahashi等以LiOH·H2O,FeC2O4·2H2O，(NH4)2HPO4為原料，在675、725、800℃下,制備出具有不同放電性能的產(chǎn)品,結(jié)果表明,低溫條件下合成的產(chǎn)品放電容量較大；例5：韓國的HoChulShin、HoJang等以碳酸鋰、草酸亞鐵、磷酸二氫銨為原料,添加5wt%的乙炔黑為碳源、以At+5%H2為保護氣氛,在700℃下煅燒合成10h,得到碳包覆的LiFePO4材料。經(jīng)檢測表明,用該工藝合成的LiFePO4制備的電池放電平臺在3·4-3·5V之間，0·05C首次放電比容量為150mA·h/g；例6：高飛、唐致遠等以醋酸鋰、草酸亞

4、鐵、磷酸二氫銨為原料,聚乙烯醇為碳源?；炝锨蚰ニ昧郊毿?，分布的懸濁液。然后將懸濁液采用噴霧干燥的方法制得LiFePO4前驅(qū)體,再通過高溫煅燒合成LiFePO4/C正極材料，首次放電比容量最為139·4mA·h/g,并具有良好的循環(huán)性能,經(jīng)10C循環(huán)50次后,比容量僅下降0·15%；例7：趙新兵、周鑫等以氫氧化鋰、磷酸鐵、氟化鋰為原料,，聚丙烯為碳源，先在500℃下預(yù)燒，再在700℃下煅燒合成具有F摻雜的酒精為球磨介質(zhì)LiFePO4/C材料，電化學(xué)測試結(jié)果表明，LiFePO3·98F0·02/C具有最佳放電特性，在1C倍率充放電下比容量為146mA·h/g。2．優(yōu)點：工藝簡單、易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)

5、化3．缺點：顆粒不均勻；晶形無規(guī)則；粒徑分布范圍廣；實驗周期長；難以控制產(chǎn)物的批次穩(wěn)定性；在燒結(jié)過程中需要耗費大量的惰性氣體來防止亞鐵離子的氧化；所生產(chǎn)的LiFePO4粉末導(dǎo)電性能不好，需要添加導(dǎo)電劑增強其導(dǎo)電性能4．改性：添加導(dǎo)電劑（多用蔗糖，乙炔黑，聚乙烯醇，聚丙烯等碳源）增強其導(dǎo)電性能二．碳熱還原法1.流程：碳熱還原法也是高溫固相法中的一種，是比較容易工業(yè)化的合成方法，多數(shù)以氧化鐵或磷酸鐵做為鐵源，配以磷酸二氫鋰以及蔗糖等碳源，均勻混合后，在高溫和氬氣或氮氣保護下焙燒，碳將三價鐵還原為二價鐵，也就是通過碳熱還原法合成磷酸鐵鋰。例1:楊紹斌等以正磷酸鐵為鐵源，以葡萄糖、乙炔黑為碳源，采

6、用碳熱還原法合成橄欖石型磷酸鐵鋰。研究發(fā)現(xiàn)：雙碳復(fù)合摻雜樣品電性能最高為148.5mAh/g，倍率放電性能仍具有優(yōu)勢，10C時容量保持率為88.1%；例2：Mich等以分析純的FePO4和LiOH為原料，聚丙烯為還原劑，合成的材料在0.1C及0.5C倍率下首次放電比容量分別為160mAh/g和146.5mAh/g；例3：P.P.Prosini等以(NH4)2Fe(SO4)2和NH4H2PO4為原料首先合成FePO4，然后用LiI還原Fe3+，并在還原性氣氛下(Ar:H2=95:5）于550℃加熱1h后合成了最終樣品，其在0.1C倍率下的室溫初始放電容量為140mAh·g-1；例4：童匯等[

7、18]采用碳熱還原與機械球磨相結(jié)合的方法，以LiH2PO4和Fe2O3為原料，在混入一定量的碳后于無水乙醇介質(zhì)中高速球磨3h，將干燥后的前驅(qū)體在氬氣保護下于750℃燒結(jié)15h得到電化學(xué)性能良好的LiFePO4/C復(fù)合材料，產(chǎn)物以17mA·g-1的電流密度充放電，初始放電容量為141.8mAh·g-1，經(jīng)80次循環(huán)后的容量仍可達137.7mAh·g-1，容量保持率為97.1%；例5：L·Wang,G·C·Liang等以磷酸