中國粉體網(wǎng)訊 磷酸鐵鋰作為新一代鋰離子電池正極材料，具有價格低,、工作電壓穩(wěn)定,、無毒環(huán)保、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,、安全可靠,、熱穩(wěn)定性好、循環(huán)壽命長等特點,。同樣存在離子電導(dǎo)率低,，低溫性能差和振實密度小等缺點。
碳包覆和離子摻雜技術(shù)的缺陷
研究者們嘗試各種辦法來提高磷酸鐵鋰的性能,，比如碳包覆和離子摻雜技術(shù),。盡管通過碳包覆和離子摻雜技術(shù)來解決離子電導(dǎo)率低的問題，可以在一定程度上改善磷酸鐵鋰的低溫性能,，但是碳包覆技術(shù)會造成材料的振實密度減小,，導(dǎo)致容量密度和加工性能惡化。離子摻雜可以提高磷酸鐵鋰的電導(dǎo)率,，但是金屬離子會阻塞鋰離子的擴散通道,，從而會降低磷酸鐵鋰的離子擴散速率。
還有沒有其他辦法可以綜合提高磷酸鐵鋰性能呢,？——球形化,。
球形化的優(yōu)勢
磷酸鐵的顆粒具有多種形貌，其中球狀顆粒具有體積比容量高,、堆積密度大等優(yōu)點,，甚至可以解決現(xiàn)有磷酸鐵鋰的制備方法制成的磷酸鐵鋰振實密度低、導(dǎo)電率低,、形狀不規(guī)則,、性能不穩(wěn)定等問題,。
有研究者以常見的球形和非球形形貌磷酸鐵鋰作為研究對象，探討了磷酸鐵鋰形貌與電池內(nèi)阻等特性之間的關(guān)系,，通過實驗,，得出以下結(jié)論：
①形貌對磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻具有顯著影響。相比非球形磷酸鐵鋰,，球形形貌磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻降低了17.4mΩ,；
②磷酸鐵鋰形貌能夠影響電池的交流阻抗。球形磷酸鐵鋰電池的電荷轉(zhuǎn)移阻抗和鋰離子擴散阻抗較低,；
③內(nèi)阻降低對磷酸鐵鋰電池倍率性能提升效果明顯,。低內(nèi)阻的球形磷酸鐵鋰電池表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能。
此外,，球形化的磷酸鐵鋰具有較高的振實密度,，優(yōu)異的流動性、分散性和工藝性能,，較低的界面能,，比能量較高。十分有利于制作正極材料漿料,、電極的涂覆和提高電極片的品質(zhì),。
如何得到球形化的磷酸鐵鋰？
①用高密度球形FePO4前驅(qū)體合成球形LiFePO4顆粒
由于LiFePO4電化學(xué)脫鋰得到的產(chǎn)物FePO4的結(jié)構(gòu)與LiFePO4極為相近,，都屬于斜方晶系,，擁有相同的空間群Pnmb且兩者體積僅相差6.8%。因鋰脫嵌前后的材料結(jié)構(gòu)和體積幾乎不變,，故在以FePO4為原料制備LiFePO4過程中,，F(xiàn)ePO4前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)及形貌對LiFePO4產(chǎn)品的性能有很大的影響。
制得高密度球形前驅(qū)體是得到高密度球形產(chǎn)物的有效途徑之一,。先合成高密度球形FePO4前驅(qū)物,，再與其他原料混合均勻，通過高溫反應(yīng),，使鋰通過球形前驅(qū)體顆粒表面的微孔向各方向均勻,、同步地滲入前驅(qū)體的中心，保持球形形貌,。此方法中,，球形前驅(qū)體可以消除反應(yīng)過程中由于擴散途徑不同引起的微觀組分差異，生成組成均勻的LiFePO4,，從而提高材料的性能,。
②噴霧干燥法制備球形LiFePO4顆粒
噴霧干燥（熱解）法是將各金屬鹽按制備復(fù)合型粉末所需的化學(xué)計量比配成前驅(qū)體溶液，經(jīng)霧化器霧化后,，由載氣帶入設(shè)定溫度的反應(yīng)爐中,，在反應(yīng)爐中瞬間完成溶劑蒸發(fā),、溶質(zhì)沉淀形成固體顆粒、顆粒干燥,、顆粒熱分解和燒結(jié)成型等一系列的過程,，最后形成規(guī)則的球形粉末顆粒。
③熔鹽法制備球形LiFePO4顆粒
熔鹽法通常采用一種或數(shù)種低熔點的鹽類作為反應(yīng)介質(zhì),，合成過程會出現(xiàn)液相,，反應(yīng)物在其中有一定的溶解度，這大大加快了反應(yīng)物離子的擴散速率,，使反應(yīng)物在液相中實現(xiàn)原子尺度混合,，反應(yīng)就由固-固反應(yīng)轉(zhuǎn)化為固-液反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后,，采用合適的溶劑將鹽類溶解,，經(jīng)過濾洗滌后即可得到合成產(chǎn)物,。
磷酸鐵鋰的形貌和粒度控制工藝通常很復(fù)雜,，要想穩(wěn)定大批量制備具有特定形貌和粒徑分布的材料還存在一定的難度。但這不失為一個可以努力探索的方向,。
參考來源：
陳壘.球形磷酸鐵鋰材料的制備及其18650電池的測試
侯月朋.形貌對磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻特性影響
中國粉體網(wǎng).如何提高磷酸鐵鋰材料的振實密度
羅喆.磷酸鐵的合成與粒度控制
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）
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