纳米磷酸铁锂的制备及性能归纳.pdf

纳米磷酸铁锂的制备及性能归纳一、磷酸铁锂的特点是一种非常有前途的锂离子电池正极材料具有非常突出的优点LiFePO4,,具有价格便宜、安全、环保等多种优势，是应用前景很好的锂离子电池LiFePO4正极材料，特别是在对成本、循环寿命、安全要求非常苛刻的动力电池领域的应用。但另一方面，由于特定的结构所决定的一些缺点，严重地制约了LiFePO4的应用与发展。在的结构中，由于没有连续的共边八面体网LiFePO4LiFePO4FeO6络，因此造成材料的低电子电导率；同时由于八面体之间的四面体限制了晶PO4格的体积变化，从而造成了材料极低的电子导电率和离子扩散速率的缺LiFePO4点，导致高倍率充放电性能较差。因此，提高电子电导率以及离子扩散速率成为研究的重点[1]。LiFeP04为了提高的电化学性能，合成环节采用的方法主要有：碳包覆，金LiFePO4属掺杂以及控制晶粒大小和形貌。控制材料的晶粒大小以及形貌的方法很多，通常是在合成的过程中应用微纳米合成技术，并通过相关检测手段评价材LiFePO4料的性能，发现晶粒大小和形貌对材料电化学性能影响的规律性。下面就对近年来纳米合成磷酸铁锂的方法做简单归纳。二、纳米磷酸铁锂的制备方法目前纳米颗粒的制备方法主要有高温固相法、溶胶凝胶法、水热LiFePO4-合成法、共沉淀法、微波合成法、模板合成法等。1高温固相法高温固相法是指在高温的条件下各固体反应物之间发生反应,进而得到所需产物的一种材料制备方法。该法制备工艺简单,易于产业化,进行大规模生产,但存在所得颗粒尺寸分布范围广、颗粒形貌不规则等缺点。[2]等以、.、为原料按照非化学计量KangLi2CO3FeC2O42H2ONH4H2PO4,比制备了和原子缺失比为：的纯颗粒所得材料颗粒的FeP21Fe0.9P0.95O4-x,平均粒径为50nm,表现出了优良的高倍率充放电性能。在2C时放电比容量为.-1达到了理论比容量和混合物的理论比容量166mAhg,(LiFePO4Li4P2O7);在20C、50C和60C时比容量分别为理论比容量的89%、80%、60%,并表现出优异的循环稳定性。的研究表明颗粒表面覆盖的左右的层Kang,5nmLi4P2O7削弱了颗粒表面的各向异性提高了锂离子在晶面的传输能力LiFePO4,(010),进而提高了其电化学性能。2溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法[3]是指将铁盐、锂盐与磷酸或磷酸盐共同溶于水中,经过水解,并调节一定的pH值得到均匀溶胶,通过蒸发浓缩将溶质聚合成具有一定结构的凝胶,再将凝胶干燥、焙烧得到所需材料。该法所得材料颗粒粒径均匀、分布窄、设备简单,但生产周期过长,不利于工业化。等[4]使用、、、己二酸为原料采用传统LeeCH3COOLiFe(CH3COO)2H3PO4,的溶胶凝胶法制备出了粒径为的纯正极材料在和-50-100nmLiFePO4,1C30C下首次放电比容量达.-1和.-1。通过该法制备出的正极材150mAhg59mAhgLiFePO4料,不管低倍率还是高倍率都可以循环70次而没有容量衰减。3水热合成法水热合成法是指在高温、高压条件下,以水溶液为反应介质,在密封的压力容器中进行化学反应的合成方法,该法的主要过程就是溶解-再结晶的过程。由于水热体系中的溶解度较小因此水热条件下无需惰性气氛常以可溶性亚O2,,铁盐、锂盐和磷酸为原料直接合成。该方法具有物相均一、过程简单等LiFePO4优点,但对生产设备的要求高,工业化生产的困难较大。王思敏等[5]以、.、.为原料按照的摩尔H3PO4LiOH2H2OFeSO47H2O,1:1:3比配料,以十六烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂。作者发现,表面活性剂的密度和用量与所得产物的粒径大小密切相关,当活性剂密度为0.27mol/L时的粒径最小,为几十纳米,且其电化学性能最优,在0.1C时放电比容量可达150mAh.g-1,1C、2C放电时比容量分别为140mAh.g-1和126mAh.g-1。所得的材料均表现出了良好的循环稳定性。4液相共沉淀法液相共沉淀法[6]是以2+、+、3-的可溶性盐为原料通过控制溶液FeLiPO4,的值来使从溶液中沉淀出来然后将沉淀物过滤、洗涤、干燥最后pHLiFePO4,,将沉淀物通过高温处理即可得到产物。一般这种高温处理时间比纯粹的LiFePO4高温固相法的时间要短,合成温度低,易于大规模生产,但是由于各组分的沉淀速度不同,会导致材料组成的偏离和不均匀。张俊喜等[7]结合共沉淀原理和电化学腐蚀原理,根据反应物的特性,用一种新的共沉淀法制备出了晶粒尺寸为的纯净正极材料在20-70nmLiFePO4,0.1C下首次充放电容量可达147mAh.g-1。5微波合成法微波合成法是指在电磁场的作用下,物质吸收电磁能发生了自加热过程,导致温度升高而发生反应,进一步反应