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一,、磷酸鐵鋰簡(jiǎn)介
磷酸鐵鋰的晶格結(jié)構(gòu)圖
磷酸鐵鋰在自然界中以磷鐵鋰礦的形式存在,，具有有序的橄欖石結(jié)構(gòu),。磷酸鋰鐵化學(xué)分子式為：LiMPO4，其中鋰為正一價(jià),；中心金屬鐵為正二價(jià),；磷酸根為負(fù)三價(jià)，常用作鋰電池正極材料,。磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域有：儲(chǔ)能設(shè)備,、電動(dòng)工具類、輕型電動(dòng)車輛,、大型電動(dòng)車輛,、小型設(shè)備和移動(dòng)電源，其中新能源電動(dòng)車用磷酸鐵鋰約占磷酸鐵鋰總量的45%,。
二,、磷酸鐵鋰作鋰電正極材料
與其他鋰電池正極材料相比，橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰更具有安全,、環(huán)保,、廉價(jià)、循環(huán)壽命長(zhǎng),、高溫性能好等優(yōu)點(diǎn),，是最具潛力的鋰離子電池正極材料之一。
安全性能高
磷酸鐵鋰晶體中有穩(wěn)固的P-O鍵,，難以分解,，在過(guò)充和高溫時(shí)不會(huì)結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或生成強(qiáng)氧化物，過(guò)充安全性較高,。
循環(huán)壽命長(zhǎng)
鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右,，使用壽命在1~1.5年之間。而磷酸鐵鋰電池循環(huán)次數(shù)可達(dá)2000以上,，理論上使用壽命能達(dá)7~8年,。
高溫性能好
磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃-500℃，而錳酸鋰和鈷酸鋰只有200℃左右,。
環(huán)保
磷酸鐵鋰電池一般被認(rèn)為不含重金屬和稀有金屬,，無(wú)毒，無(wú)污染,，是絕對(duì)的綠色環(huán)保電池,。
磷酸鐵鋰作為正極材料的充放電作用機(jī)理不同于其他傳統(tǒng)材料，其充放電參與電化學(xué)反映的是磷酸鐵鋰的磷酸鐵兩相,，充放電反應(yīng)如下：
充電反應(yīng)：
LiFePO4 -xLi+ - xe- → xFePO4 + (1-x)LiFePO4
放電反應(yīng)：
FePO4 + xLi+ + xe- → xLiFePO4 + (1-x)FePO4
充電時(shí),，Li+ 從LiFePO4中脫離出來(lái)，F(xiàn)e2+ 失去一個(gè)電子變成 Fe3+,；放電時(shí),，Li+ 嵌入磷酸鐵中變成 LiFePO4 ,。Li+ 的變化發(fā)生在LiFePO4 / FePO4 界面，因此其充放電曲線非常平坦,，電位也較穩(wěn)定,，適合做電極材料。
三,、磷酸鐵鋰的制備
制備磷酸鐵鋰的原料豐富,。部分常見(jiàn)鋰源、鐵源,、碳源,、磷源如下：
磷酸鐵鋰粉體的制備在一定程度上會(huì)影響其作為正極材料的性能。目前制備磷酸鐵鋰的方法很多,，如高溫固相反應(yīng)法,、碳熱還原法以及尚未規(guī)模化的水熱法,、噴霧熱解法,、溶膠-凝膠法、共沉淀法等,。
1.高溫固相反應(yīng)法
高溫固相反應(yīng)法是制備磷酸鐵鋰是目前發(fā)展最為成熟也是使用最廣泛的方法,。將鐵源、鋰源,、磷源按化學(xué)計(jì)量比均勻混合干燥后,，在惰性氣氛下，首先在較低溫度（300~350℃）下燒結(jié)5~10h,，使原材料初步分解,，然后再在高溫（600~800℃）下燒結(jié)10~20h得到橄欖石型磷酸鐵鋰。
高溫固相法合成磷酸鐵鋰工藝簡(jiǎn)單,，制備條件容易控制，缺點(diǎn)是晶體尺寸較大,，粒徑不易控制,、分布不均勻，形貌也不規(guī)則,，產(chǎn)品倍率特性差,。
2.碳熱還原法
碳熱還原法是在原材料混合中加入碳源（淀粉、蔗糖等）做還原劑,，通常和高溫固相法一起使用,，碳源在高溫煅燒中可以將Fe3+ 還原為Fe2+ ，避免了反應(yīng)過(guò)程中Fe2+變成Fe3+,，使合成過(guò)程更加合理,，但是反應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),，對(duì)條件的控制更為嚴(yán)苛。
3.噴霧熱解法
噴霧熱解法是一種得到均勻粒徑和規(guī)則形狀的磷酸鐵鋰粉體的有效手段,。前驅(qū)體隨載氣噴入450~650℃的反應(yīng)器中,，高溫反應(yīng)后得到磷酸鐵鋰。噴霧熱解法制備的前驅(qū)體霧滴球形度較高,、粒度分布均勻,，經(jīng)過(guò)高溫反應(yīng)后會(huì)得到類球形的磷酸鐵鋰。磷酸鐵鋰球形化有利于增加材料的比表面積,，提高材料的體積比能量,。
4.水熱法
水熱法屬于液相合成法，是指在密封的壓力容器中以水為溶劑,，通過(guò)原料在高溫高壓的條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),，經(jīng)過(guò)濾洗滌、烘干后得到納米前驅(qū)體,，最后經(jīng)高溫煅燒后即可得到磷酸鐵鋰,。水熱法制備磷酸鐵鋰具有容易控制晶型和粒徑，物相均一,，粉體粒徑小,，過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但需要高溫高壓設(shè)備,，成本高,，工藝比較復(fù)雜。
除上述方法外還有共沉淀法,、溶膠-凝膠法,、氧化-還原法、乳化干燥法,、微波燒結(jié)法等多種方法,。
四、總結(jié)
盡管磷酸鐵鋰的制備方法較多,，但是除高溫固相反應(yīng)法得以工業(yè)化應(yīng)用以外,，大都處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。隨著對(duì)磷酸鐵鋰制備及改性等技術(shù)研究的不斷深入,，磷酸鐵鋰作正極材料的產(chǎn)業(yè)化速度也會(huì)不斷加快,。欲了解最新的鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展，請(qǐng)報(bào)名參加10月16-17日召開(kāi)的2017能源顆粒材料制備及測(cè)試技術(shù)研討會(huì),！屆時(shí)中南大學(xué)胡國(guó)榮教授將與您分享《鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展》的報(bào)告,。
中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院輕金屬及工業(yè)電化學(xué)研究所所長(zhǎng)，先進(jìn)電池材料教育部工程研究中心副主任，中國(guó)化學(xué)與物理電源協(xié)會(huì)理事,，中國(guó)鋰電池協(xié)會(huì)理事,，國(guó)際電源商情編委，鋰電池通訊編委,。
主要從事電化學(xué)理論與應(yīng)用,、能源材料等方面的研究，在鋰離子電池正極材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作發(fā)明取得了突出成果,。曾主持和參加國(guó)家及省部級(jí)科研項(xiàng)目20余項(xiàng), 包括國(guó)家發(fā)改委重大產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)一項(xiàng),，國(guó)家科技部“863” 項(xiàng)目一項(xiàng)，負(fù)責(zé)國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目一項(xiàng),，國(guó)家級(jí)火炬計(jì)劃項(xiàng)目一項(xiàng)以及湖南省重點(diǎn)科技項(xiàng)目多項(xiàng),。在鋰離子電池正極材料的產(chǎn)業(yè)化方面取得了突出成果，成功實(shí)現(xiàn)鈷酸鋰,、錳酸鋰和磷酸鐵鋰的產(chǎn)業(yè)化,。
關(guān)于2017能源顆粒材料制備及測(cè)試技術(shù)研討會(huì)
本次會(huì)議旨在為國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者、產(chǎn)業(yè)界人士在能源顆粒材料應(yīng)用方面的研究提供溝通平臺(tái),，強(qiáng)化行業(yè)信息交流,，為鋰電池、電容器,、燃料電池,、電動(dòng)汽車電池技術(shù)突破做出貢獻(xiàn)。
主辦單位：中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)能源顆粒材料專委會(huì),、中國(guó)粉體網(wǎng)
協(xié)辦單位：紐倫堡會(huì)展（上海）有限公司
贊助單位：細(xì)川密克朗(上海）粉體機(jī)械有限公司,、丹東百特儀器有限公司、江蘇密友粉體新裝備制造有限公司
支持單位：中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所,、中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所,、清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院物理研究所,、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所,、中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,、東莞市億富機(jī)械科技有限公司,、石家莊日加粉體設(shè)備科技有限公司、江蘇高準(zhǔn)智能裝備有限公司,、臨朐縣追日機(jī)電設(shè)備有限公司、廣州中卓智能裝備有限公司,、深圳市博億化工機(jī)械有限公司,、馬爾文儀器有限公司、新鄉(xiāng)市豪邁機(jī)械設(shè)備有限公司、江蘇前錦爐業(yè)設(shè)備有限公司
會(huì)議亮點(diǎn)
亮點(diǎn)一：能源顆粒材料政策性解讀,；
亮點(diǎn)二：站在顆粒制備的角度,，審視鋰電池、鈉電池,、超級(jí)電容器,、燃料電池等核心能源材料的優(yōu)劣；
亮點(diǎn)三：探討新型能源顆粒（如石墨烯,、碳納米管,、三元鋰電正極、鈉離子電池電極,、金屬鋰）技術(shù)及其在能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化行業(yè)中的應(yīng)用,；
亮點(diǎn)四：能源顆粒材料領(lǐng)域及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人物的最新技術(shù)成果交流；
亮點(diǎn)五：展覽和會(huì)議結(jié)合,，鋰電材料,、超級(jí)電容器制造裝備、檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用一站式展示,。
亮點(diǎn)六：項(xiàng)目對(duì)接,。國(guó)內(nèi)多家鋰電池，鋰電材料生產(chǎn)企業(yè),，新建項(xiàng)目負(fù)責(zé)人現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行原材料,，設(shè)備，儀器的采購(gòu)咨詢,。
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大會(huì)報(bào)名截止日期：2017年9月30日
