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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,。

PART 01

LiFePO4的結(jié)構(gòu)特征

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) 

LiFePO4晶體是由LiO6八面體、FeO6八面體和PO4四面體交替排列,，形成層狀腳手架結(jié)構(gòu),。在LiO6八面體中，Li原子占據(jù)八面體的中心位置，在b方向上,，通過共用邊上的兩個O原子相連成鏈狀結(jié)構(gòu),。

在bc平面上，F(xiàn)e原子占據(jù)FeO6八面體的中心位置,，在c方向上,，通過共用頂點(diǎn)上的一個O原子相連形成鋸齒狀結(jié)構(gòu)。P原子占據(jù)PO4四面體的中心位置,，與相鄰的一個FeO6八面體共用棱邊上的兩個O原子,，同時又與相鄰的兩個LiO6八面體共用棱邊上的O原子。每個FeO6八面體與相鄰的兩個LiO6八面體共用棱邊上的O原子,。

根據(jù)大量實(shí)驗和理論計算得出,，Li+只能在材料內(nèi)部的c軸方向進(jìn)行一維轉(zhuǎn)移，直接導(dǎo)致材料中的Li+擴(kuò)散率低,。

PART 02

LiFePO4的制備方法

（一）固相合成法

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,。

（二）液相合成法

2.1溶膠-凝膠法

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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