(完整版)1-磷酸铁锂合成方法比较
磷酸铁锂的合成方法
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磷酸铁锂合成工艺比较(1)高温固相法:J. Barkaer 等就磷酸盐正极材料申请了专利,主要采用固相合成法,以碳酸锂、氢氧化锂等为锂源,草酸亚铁、乙二酸亚铁,氧化铁盒磷酸铁等为铁源,磷酸根主要来源于磷酸二氢铵等。
典型的工艺流程为:将原料球磨干燥后,在马弗炉或管式炉内于惰性或者还原气氛中,以一定的升温加速加热到某一温度,反应一段时间后冷却,高温固相法的优点是工艺简单,易实现产业化,但产物粒径不容易控制,分布不均匀,形貌也不规则,并且在合成过程中需要使用惰性气体保护。
(2)碳热还原法:这种方法是高温固相法的改进,直接以铁的高价氧化物如Fe2O3,LiH2PO4和碳粉为原料,以化学计量比混合,在箱式烧结炉氩气气氛中于700℃烧结一段时间,之后自然冷却到室温,采用该方法做成的实验电池首次充放电容量为151mAh/g,该方法目前有少数几家企业在应用,由于该法生产过程较为简单控制,且采用一次烧结,所以它为LiFePO4产业化提供了另外一条途径。
但该方法制备的材料较传统的高温固相法容量表现和倍率性能方面偏低。
(3)水热合成法:S. F. Yang等用Na2HPO4和FeCl3合成FePO4.2H2O,然后与CH3COOLi 通过水热法合成LiFePO4,与高温固相法比较,水热法合成的温度较低,约150度~200度,反应时间也仅为固相反应的1/5左右,并且适合于高倍率放电领域,但该种合成方法容易在形成橄榄石结构中发生Fe错位现象,影响电化学性能,且水热法需要耐高温高压设备,工业化生产的困难要大些,据称Phostech的P2粉末便采用该类工艺生产。
(4)液相共沉淀工艺:该法原料分散均匀,前躯体可以在低温条件下合成,将LiOH加入到(NH4)2Fe(SO4)3.6H2O与H3PO4的混合液中,得到共沉淀物,过滤洗涤后,在惰性气氛下进行热处理,可以得到LiFePO4,产物表现出较好的循环稳定性。
(5)雾化热解法:雾化热解法主要用来合成前躯体,将原料和分散剂在高速搅拌下形成浆状物,然后在雾化干燥设备内进行热解反应,得到前躯体,灼烧后得到产品。
磷酸铁锂的合成方法
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磷酸铁锂合成工艺比较(1)高温固相法:J. Barkaer 等就磷酸盐正极材料申请了专利,主要采用固相合成法,以碳酸锂、氢氧化锂等为锂源,草酸亚铁、乙二酸亚铁,氧化铁盒磷酸铁等为铁源,磷酸根主要来源于磷酸二氢铵等。
典型的工艺流程为:将原料球磨干燥后,在马弗炉或管式炉内于惰性或者还原气氛中,以一定的升温加速加热到某一温度,反应一段时间后冷却,高温固相法的优点是工艺简单,易实现产业化,但产物粒径不容易控制,分布不均匀,形貌也不规则,并且在合成过程中需要使用惰性气体保护。
(2)碳热还原法:这种方法是高温固相法的改进,直接以铁的高价氧化物如Fe2O3,LiH2PO4和碳粉为原料,以化学计量比混合,在箱式烧结炉氩气气氛中于700℃烧结一段时间,之后自然冷却到室温,采用该方法做成的实验电池首次充放电容量为151mAh/g,该方法目前有少数几家企业在应用,由于该法生产过程较为简单控制,且采用一次烧结,所以它为LiFePO4产业化提供了另外一条途径。
但该方法制备的材料较传统的高温固相法容量表现和倍率性能方面偏低。
(3)水热合成法:S. F. Yang等用Na2HPO4和FeCl3合成FePO4.2H2O,然后与CH3COOLi 通过水热法合成LiFePO4,与高温固相法比较,水热法合成的温度较低,约150度~200度,反应时间也仅为固相反应的1/5左右,并且适合于高倍率放电领域,但该种合成方法容易在形成橄榄石结构中发生Fe错位现象,影响电化学性能,且水热法需要耐高温高压设备,工业化生产的困难要大些,据称Phostech的P2粉末便采用该类工艺生产。
(4)液相共沉淀工艺:该法原料分散均匀,前躯体可以在低温条件下合成,将LiOH加入到(NH4)2Fe(SO4)3.6H2O与H3PO4的混合液中,得到共沉淀物,过滤洗涤后,在惰性气氛下进行热处理,可以得到LiFePO4,产物表现出较好的循环稳定性。
(5)雾化热解法:雾化热解法主要用来合成前躯体,将原料和分散剂在高速搅拌下形成浆状物,然后在雾化干燥设备内进行热解反应,得到前躯体,灼烧后得到产品。
磷酸铁锂材料主流工艺
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磷酸铁锂材料主流工艺磷酸铁锂材料是一种具有高能量密度和长循环寿命的先进电池材料,因此应用领域非常广泛。
磷酸铁锂电池主要包含正极材料、负极材料、电解质和隔膜等部分,其中正极材料是电池中的关键部分。
本文将介绍磷酸铁锂正极材料的制备工艺。
一、概述目前磷酸铁锂材料的制备工艺主要包括固态反应法、湿法共沉淀法、水热法和溶胶凝胶法等。
这些方法各有优劣,具体选择哪种方法主要取决于制备成本、生产效率和电池性能等因素。
二、固态反应法固态反应法是最早用于磷酸铁锂制备的方法之一。
其具体工艺是将粉末状的锂源和FePO4以适当的比例混合后,通过高温固相反应得到LiFePO4。
这种方法具有操作简单、排放少、成本低等优点,但由于反应条件严格,反应时间较长,且容易产生细微的不均匀性,导致制备出的材料性能不稳定。
三、湿法共沉淀法湿法共沉淀法是当前应用最广泛的方法之一。
在这种方法中,先将铁盐和磷酸盐以一定的比例混合,将混合液增加到碱性环境中,在搅拌和加热的条件下,可以得到LiFePO4的沉淀。
共沉淀产物需要在高温下煅烧,并进行球磨处理,以改善其物理性能和电化学性能。
该方法具有工艺简单、制备效率高、成本较低等优点,因此是当前最受青睐的方法之一。
四、水热法水热法是将铁盐和磷酸盐在适当的溶剂中溶解,然后将溶解液在高温高压的条件下反应得到LiFePO4的方法。
该方法不需要煅烧处理,因此可以制备出高纯度的LiFePO4,而且制备过程中可以进行调控,对材料的形貌和粒径等进行优化。
但该方法的缺点是反应时间较长,并且需要高温高压条件,易造成装备成本高和操作难度大。
五、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是通过将铁盐和磷酸盐在溶剂中形成胶体,加入适当的络合剂和表面活性剂等,在烘干和高温煅烧的条件下制备出LiFePO4的方法。
该方法所制备的材料纯度高,晶粒细小且均匀,具有优良的电化学性能和耐高倍率性能。
但是,溶胶凝胶法由于需要多个步骤,包括前驱体的制备、烘干、煅烧等步骤,因此工艺复杂且生产效率较低。
磷酸铁锂正极材料制备方法比较
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磷酸铁锂正极材料制备方法比较磷酸铁锂(LiFePO4)是一种重要的正极材料,具有高能量密度、良好的循环性能和较高的安全性。
目前,有多种制备LiFePO4正极材料的方法,其中包括传统的固相法、湿法合成法和电化学沉积法。
下面将分别对这三种方法进行比较。
传统的固相法是最早应用的LiFePO4制备方法之一、该方法以磷酸铁和一氧化碳作为原料,在高温下进行固态反应得到LiFePO4、这种方法具有工艺简单、成本低等优点,但存在一些问题。
首先,固相法制备过程中温度较高,易导致材料内部出现晶格缺陷,从而降低电化学性能。
其次,由于原料固相反应速率较慢,需要较长的反应时间,生产效率较低。
此外,由于固相反应过程中的高温,还会产生一些有害气体的排放,对环境造成一定的污染。
湿法合成法是近年来发展起来的一种制备LiFePO4正极材料的方法。
该方法通过在水或有机溶剂中分散Fe3+和Li+,然后加入适量的磷酸盐源和还原剂,在高温下进行反应得到LiFePO4、与固相法相比,湿法合成法具有以下优点:首先,反应温度相对较低,有利于减少晶格缺陷的形成,提高材料的电化学性能;其次,加入溶剂可以促进反应物的扩散和反应的进行,提高了反应速率和制备效率。
然而,湿法合成法也存在一些问题,如:溶剂的使用会增加材料的制备成本;还原剂的选择和使用需要一定的技术和经验;在反应过程中还会产生一些有机废物,对环境造成一定的污染。
电化学沉积法是一种较新的制备LiFePO4正极材料的方法。
该方法是通过在电解液中加入相应的金属盐,将电解液导电后,施加外加电压在电极上沉积所需的金属离子。
电化学沉积法具有以下优点:首先,制备过程中温度较低,可以减少材料内部缺陷,提高材料的电化学性能;其次,电化学沉积法可以实现材料的精确控制,如控制颗粒大小、形状等,提高材料的结构和性能。
但是,电化学沉积法也存在一些问题,如:制备过程中要求电解液中离子的浓度和稳定性较高,对实验条件有一定的要求;电化学沉积法的制备速率相对较慢,无法大规模工业化生产。
磷酸铁锂固相法和液相法
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磷酸铁锂固相法和液相法一、介绍1.1 磷酸铁锂磷酸铁锂(LiFePO4)是一种重要的锂离子电池正极材料,具有高安全性、长循环寿命和较高的放电平台电压等优点,被广泛应用于电动汽车、船舶、储能系统等领域。
1.2 固相法磷酸铁锂的固相法合成是一种常用的制备方法,通过固体相互反应得到最终的产物。
该方法具有工艺简单、操作方便、适用性广等特点。
1.3 液相法磷酸铁锂的液相法合成则是通过在溶液中反应生成产物。
该方法具有高纯度、快速反应速率等优点。
二、磷酸铁锂固相法的合成步骤2.1 前驱材料准备1.获得锂化合物:通过化学反应或电化学方法制备锂合金、锂氢化物等锂化合物。
2.获得磷酸根离子(PO4):通过化学反应或离子交换等方法制备磷酸根离子。
3.获得铁离子(Fe2+或Fe3+):通过化学反应或电化学方法制备铁离子。
2.2 反应条件控制1.温度控制:根据具体反应的动力学特性,选择适宜的反应温度。
2.保护气氛:在反应过程中,采用氮气等惰性气体保护,避免杂质的污染和氧化反应的发生。
3.反应时间控制:根据不同的合成方法和反应条件,合理控制反应时间以保证产物的纯度和晶体结构。
2.3 固相合成1.将前驱材料按照一定的摩尔比例混合均匀。
2.在保护气氛下,将混合好的前驱材料放入炉中进行热处理。
3.根据所选用的温度和时间,控制反应过程中的升温速率和保温时间。
4.反应结束后,取出样品,进行冷却处理。
5.通过退火等后处理手段,进一步提高产物的结晶度和电化学性能。
三、磷酸铁锂液相法的合成步骤3.1 溶液制备1.预先准备好含有锂、磷酸根离子和铁离子的溶液。
2.根据所需的摩尔比例,将相应的化合物溶解于适宜的溶剂中。
3.通过搅拌和加热等方式,使溶液中的化合物充分溶解。
3.2 反应条件控制1.pH值控制:通过添加酸或碱,调节溶液的pH值,以控制反应的进行。
2.温度控制:根据反应的动力学要求,选择适宜的反应温度。
3.搅拌速度控制:通过调整搅拌速度,保证反应过程中的物质传递和混合。
磷酸铁锂煅烧
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磷酸铁锂煅烧1. 磷酸铁锂简介磷酸铁锂(LiFePO4)是一种重要的锂离子电池正极材料。
它具有高能量密度、长循环寿命、高安全性等优点,因此在电动汽车、储能系统和便携式电子设备等领域得到广泛应用。
2. 磷酸铁锂的制备方法磷酸铁锂的制备方法主要包括湿法合成和固相法合成两种。
2.1 湿法合成湿法合成是将适量的磷酸和氢氧化铁溶液混合后,在高温下进行反应,生成磷酸铁锂沉淀。
然后通过过滤、洗涤和干燥等工艺步骤,得到最终的磷酸铁锂产品。
2.2 固相法合成固相法合成是将适量的氧化亚铁、磷酸和碳源(如蔗糖)混合后,在高温下进行反应。
碳源在反应过程中起到还原剂的作用,使氧化亚铁被还原成亚铁离子,然后与磷酸反应生成磷酸铁锂。
最后,通过研磨、筛分和煅烧等工艺步骤,得到最终的磷酸铁锂产品。
3. 磷酸铁锂的煅烧过程磷酸铁锂的煅烧是将其在高温下进行加热处理,以改善其结晶性、提高电化学性能和减少杂质含量。
3.1 煅烧温度磷酸铁锂的合适煅烧温度一般在600-800摄氏度之间。
低于600摄氏度时,反应速率较慢,需要较长时间才能完成反应;高于800摄氏度时,会导致晶粒长大过快,结晶不完全。
3.2 煅烧时间磷酸铁锂的合适煅烧时间一般在2-4小时之间。
过长的时间会导致晶粒长大过大,影响材料的电化学性能。
3.3 环境气氛在煅烧过程中,气氛对磷酸铁锂的晶体结构和电化学性能有重要影响。
常用的气氛包括空气、氮气和惰性气体。
其中,惰性气体如氩气可以有效减少杂质的污染,提高材料的纯度。
3.4 煅烧设备常用的磷酸铁锂煅烧设备包括电阻式炉、管式炉和箱式炉等。
这些设备具有可控温度、均匀加热和良好的密封性能,可以满足不同规模生产的需求。
4. 磷酸铁锂煅烧过程中的问题与解决方法在实际生产中,磷酸铁锂的煅烧过程可能会出现一些问题,如结晶不完全、颗粒过大或过小等。
以下是一些常见问题及相应的解决方法:4.1 结晶不完全造成结晶不完全的原因可能是反应温度不够高或反应时间太短。
磷酸铁锂制备工艺流程
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磷酸铁锂制备工艺流程
磷酸铁锂是一种锂离子电池正极材料,具有安全性高、寿命长、环保等优点,被广泛应用于新能源汽车、储能等领域。
以下是磷酸铁锂制备的一般工艺流程:
1. 原料准备:制备磷酸铁锂的主要原料包括锂盐、铁盐、磷酸盐和碳源等。
其中,锂盐通常选用碳酸锂或氢氧化锂,铁盐可以选用氧化铁或硫酸亚铁,磷酸盐可以选用磷酸二氢铵或磷酸氢二铵,碳源可以选用葡萄糖、蔗糖、碳纤维等。
2. 配料混合:将上述原料按照一定比例混合均匀,得到前驱体混合物。
3. 干燥:将前驱体混合物进行干燥处理,去除水分。
4. 烧结:将干燥后的前驱体混合物在高温下进行烧结,使其发生化学反应,生成磷酸铁锂。
5. 粉碎:将烧结后的磷酸铁锂进行粉碎处理,得到磷酸铁锂粉末。
6. 包装:将磷酸铁锂粉末进行包装,得到成品。
需要注意的是,在制备过程中需要控制好反应条件和原料比例,以确保产物的质量和性能。
同时,还需要对产物进行表征和测试,以确保其符合相关标准和要求。
磷酸铁锂基本介绍
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磷酸铁锂电池的工作原理
2、电池放电时,Li+从石墨晶体中脱嵌出来,进入电解液,穿过隔膜,再经电解 液迁移到磷酸铁锂晶体的表面,然后重新经010面嵌入到磷酸铁锂的晶格内。与 此同时,电池经导电体流向负极的铜箔集电极,经极耳、电池负极柱、外电路、 正极极柱、正极极耳流向电池正极的铝箔集流体,再经导电体流到磷酸铁锂正极, 使正极的电荷达至平衡。
高倍率性 高安全性 高一致性
低总成本
实际应用中 的要求
高循环寿命
高抗滥用能力
高低温性能
高比容量
磷酸铁锂的优点 1、寿命长 2、使用安全 3、耐高温(电热峰值) 4、无记忆效应 5、耐过充性能良好
2011.05.26
性气氛下高温制得。 碳热还原法 碳酸锂(或氢氧化锂、醋酸锂及草酸锂等)、磷酸铁为原料混
合均匀,加入碳源化合物,在保护气氛(氮气、氩气或它们与氢气的混合气 体)中经300~400℃加热3~6小时进行预处理,然后在500~800℃煅烧4~24小 时,冷却后可得磷酸铁锂粉体材料。 1 水热法 液相法 2 溶胶—凝胶法 3 共沉淀法
磷酸铁锂
碳酸锂
磷酸铁
蔗糖
白色固体粉末
淡黄色固体粉末
白色晶状பைடு நூலகம்体 粉末
FePO4+LiCO3+C
高温
LiFePO4+C
研磨混料 • 对磷酸铁 进行除水 的处理 • 将三种原料按 比例放入到研 磨机中进行研 磷酸铁预处理 磨 旋转烘干 烧结 • 将研磨后 的物料进 行烘干出 理 • 烘干后的 物料进行 研磨 研磨 • 高温碳 热还原 反应
液相法1水热法2溶胶凝胶法3共沉淀法磷酸铁锂蔗糖磷酸铁碳酸锂fepo4lico3clifepo4c白色固体粉末淡黄色固体粉末白色晶状固体粉末高温磷酸铁锂电池的工作原理图一图二磷酸铁锂电池的工作原理1电池充电时li从磷酸铁锂晶体的010面迁移到晶体表面在电场力的作用下进入电解液穿过隔膜再经电解液迁移到石墨晶体的表面然后嵌入石墨晶格中
磷酸铁锂 生产工艺
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磷酸铁锂的生产工艺1. 磷酸铁锂介绍磷酸铁锂(LiFePO4)是一种重要的锂离子电池正极材料,具有高能量密度、长循环寿命、安全性好等特点,在电动车、储能系统等领域得到广泛应用。
2. 磷酸铁锂的生产原料磷酸铁锂的生产原料主要包括锂盐、铁源和磷源。
常用的锂盐有碳酸锂、氢氧化锂等,铁源常用的有硫酸亚铁、硝酸铁等,磷源则一般采用磷酸盐。
3. 磷酸铁锂的生产工艺磷酸铁锂的生产工艺主要包括原料处理、合成反应、固相烧结和后处理等步骤。
3.1 原料处理首先,将锂盐、铁源和磷源按一定比例混合,并进行预处理。
预处理主要包括干燥、研磨和筛分等步骤,以确保原料的质量和均匀性。
3.2 合成反应将预处理后的原料加入反应釜中,进行合成反应。
合成反应一般在高温高压条件下进行,常用的反应温度为700-900摄氏度。
在反应过程中,原料中的锂离子与磷酸根离子发生反应,生成磷酸铁锂。
3.3 固相烧结合成得到的磷酸铁锂粉末需要进行固相烧结,以提高其结晶度和电化学性能。
固相烧结一般在高温条件下进行,烧结温度通常为700-900摄氏度。
在烧结过程中,磷酸铁锂粉末颗粒之间发生结合,形成致密的晶体结构。
3.4 后处理经过固相烧结后,得到的磷酸铁锂产品还需要进行后处理。
后处理主要包括粉碎、筛分和烘干等步骤,以获得符合要求的颗粒大小和水分含量。
同时,还可以根据需要进行表面涂覆等改性处理,以提高磷酸铁锂的电化学性能。
4. 磷酸铁锂的性能测试生产得到的磷酸铁锂产品需要进行性能测试,以确保其质量和电化学性能符合要求。
常用的性能测试项目包括比容量、循环寿命、安全性等。
5. 磷酸铁锂的应用磷酸铁锂广泛应用于电动车、储能系统等领域。
其高能量密度、长循环寿命和安全性好的特点,使其成为锂离子电池正极材料的重要选择。
结论磷酸铁锂的生产工艺包括原料处理、合成反应、固相烧结和后处理等步骤。
通过合理控制每个步骤的条件和参数,可以获得质量优良、性能稳定的磷酸铁锂产品。
磷酸铁锂的广泛应用将推动电动车和储能系统等领域的发展,促进清洁能源的利用和环境保护。
简述磷酸铁锂材料的制备方法
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简述磷酸铁锂材料的制备方法磷酸铁锂(LiFePO4)是一种重要的锂离子电池正极材料,具有高能量密度、长循环寿命和良好的安全性能。
其制备方法主要包括固相法、水热法和溶剂热法等。
固相法是一种常用的磷酸铁锂制备方法。
首先,将适量的铁盐(如硫酸亚铁)和磷酸盐(如磷酸二氢钠)按照一定的摩尔比放入研钵中,进行预混合物的制备。
然后,将预混合物在惰性气氛(如氩气)下进行干燥处理,使其完全干燥。
接下来,在惰性气氛下,将干燥的预混合物进行高温煅烧处理,以使其发生化学反应生成磷酸铁锂。
最后,通过冷却和研磨等处理,得到所需的磷酸铁锂材料。
水热法是另一种常用的磷酸铁锂制备方法。
首先,将适量的铁盐和磷酸盐按照一定的摩尔比溶解在水溶液中,形成一定浓度的反应溶液。
然后,将反应溶液转移到高压容器中,在一定的温度和压力条件下进行水热反应。
在反应过程中,溶液中的金属离子逐渐与磷酸根离子反应生成磷酸铁锂。
最后,通过过滤、洗涤和干燥等处理,得到所需的磷酸铁锂材料。
溶剂热法是一种较新的磷酸铁锂制备方法。
首先,将适量的铁盐和磷酸盐按照一定的摩尔比溶解在有机溶剂中,形成一定浓度的反应溶液。
然后,将反应溶液转移到高压容器中,在一定的温度和压力条件下进行溶剂热反应。
在反应过程中,有机溶剂的热力学性质使得反应速率加快,有利于生成磷酸铁锂。
最后,通过过滤、洗涤和干燥等处理,得到所需的磷酸铁锂材料。
除了以上的制备方法,还有一些改进的磷酸铁锂制备方法,如微波辅助法、溶胶凝胶法等。
这些方法在传统的制备方法基础上进行了一定的改进和优化,旨在提高材料的结晶度、均匀性和电化学性能等。
总的来说,磷酸铁锂材料的制备方法主要包括固相法、水热法和溶剂热法等。
这些方法各有特点,可以根据实际需求选择适合的制备方法。
随着科技的不断进步,磷酸铁锂材料的制备方法也在不断改进和创新,以满足不同应用领域对材料性能的要求。
磷酸铁锂生产配方及工艺
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磷酸铁锂生产配方及工艺磷酸铁锂是一种具有高可靠性、高能量密度和长循环寿命的锂离子电池正极材料。
在近年来的电动汽车和储能领域得到了广泛应用。
本文将介绍磷酸铁锂的生产配方及工艺。
磷酸铁锂的生产配方主要包括正极材料的制备和表面涂层。
正极材料的制备通常包括以下几个步骤:原料的准备、混合、球磨和烧结。
接下来,将粉碎好的原料进行混合。
混合的目的是使各种原料均匀分散,以提高后续步骤中反应的均一性和效果。
然后,将混合后的原料进行球磨处理。
球磨可以通过机械方法或化学方法进行。
机械球磨通常使用球磨机,通过球磨机中的球体与原料之间的碰撞和摩擦来提高材料的分散性和反应性。
化学方法则是在混合后的原料中加入适量的溶剂或添加剂,通过化学反应来改善材料的性能。
最后,将球磨后的原料进行烧结。
烧结是指将原料在高温下进行热处理,使其发生化学反应,并形成磷酸铁锂颗粒。
烧结的条件和参数需要根据具体的生产工艺进行调整和优化。
除了正极材料的制备,磷酸铁锂的生产还需要进行表面涂层。
表面涂层的目的是改善正极材料的电化学性能和循环寿命。
常用的涂层材料有碳酸锂、氧化铝和氟化物等。
涂层的方法可以是物理方法或化学方法。
物理方法包括热蒸发、磁控溅射等;化学方法包括化学沉积、溶胶凝胶法等。
在磷酸铁锂的生产工艺中,还需要进行一系列的实验和测试来控制生产过程和产品质量。
例如,需要进行原料的成分分析、球磨后的颗粒分布分析、烧结前后的相组成分析等。
这些实验和测试可以通过仪器分析和传统化学分析方法进行。
总之,磷酸铁锂的生产配方及工艺涉及到原料准备、混合、球磨、烧结和表面涂层等多个步骤。
在每个步骤中,需要控制参数和条件,以确保产品质量和性能的稳定和优良。
通过不断优化生产配方和工艺,可以进一步提高磷酸铁锂电池的性能和可靠性。
磷酸铁锂制备工艺介绍
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磷酸铁锂制备工艺介绍磷酸铁锂是一种新型的锂离子电池正极材料,具有高能量密度、长循环寿命、安全性高等优点,因此在电动车、储能系统等领域得到广泛应用。
本文将介绍以磷酸铁锂作为主要原料的制备工艺。
一、原料准备磷酸铁锂的制备过程需要准备多种原料,包括锂盐、铁盐、磷酸等。
其中,锂盐通常采用碳酸锂或氢氧化锂进行制备,铁盐则可以是硫酸亚铁或硫酸三铁等。
磷酸的来源则可以是磷酸二氢钾或磷酸三钠等。
二、制备过程1.制备磷酸铁锂前,需要先将锂盐溶于水中,加入磷酸,搅拌至溶解。
2.将铁盐溶解在水中,加入到锂磷酸溶液中,同时搅拌并加热至一定温度。
3.在加热的过程中,溶液中会逐渐出现白色沉淀,这是磷酸铁锂的前驱体。
继续加热并搅拌,直至沉淀完全形成。
4.将沉淀通过离心或过滤等方式进行分离,然后用水洗涤干净并干燥。
5.经过以上步骤,即可得到纯度较高的磷酸铁锂粉末。
三、磷酸铁锂的性能优化为了进一步提高磷酸铁锂的性能,可以通过以下方式进行优化:1.控制制备过程中的温度和时间,以获得合适的结晶度和颗粒大小。
2.采用添加剂进行改性,如碳酸钠、硅酸盐等,可以提高其电化学性能。
3.进行表面修饰,如采用氧化铝、氧化锆等材料对磷酸铁锂进行表面涂覆,可以提高其循环寿命和安全性等指标。
四、总结以磷酸铁锂作为主要原料的制备工艺需要准备多种原料,并经过一系列步骤进行反应、分离、洗涤和干燥等处理,最终得到纯度较高的磷酸铁锂粉末。
此外,通过控制制备条件、添加剂改性和表面修饰等方式,还可以进一步优化磷酸铁锂的性能。
磷酸铁锂的制备工艺是一个复杂而重要的过程,对于锂离子电池产业的发展具有重要意义。
磷酸铁锂人工合成方法
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磷酸铁锂人工合成方法《磷酸铁锂人工合成方法》导语:磷酸铁锂 (LiFePO4) 是一种重要的锂离子电池正极材料,在能源领域具有广泛的应用前景。
为了满足大规模生产的需求,研究人员不断努力改进磷酸铁锂的合成方法,以提高其性能和生产效率。
本文将介绍一种常用的磷酸铁锂人工合成方法。
一、材料准备磷酸铁锂的合成需要以下原材料:磷酸二氢铁 (Fe(H2PO4)2)、硝酸铁 (Fe(NO3)3)、氢氧化锂(LiOH) 和适量的溶剂。
其中,各种铁盐是磷酸铁锂的原料,而氢氧化锂则用作锂源,溶剂可选择水、醇类或有机溶剂。
二、溶液制备首先,在溶液中逐步添加硝酸铁和磷酸二氢铁,保持溶液的pH值接近中性。
随后,将适量的氢氧化锂溶解在溶剂中,并缓慢滴加到前一步骤的溶液中。
混合反应物并搅拌均匀,直至形成悬浮液。
三、反应条件将得到的悬浮液转移到反应釜中,并封闭紧密。
接下来,在适当的温度下进行热处理,一般为400-700摄氏度。
时间取决于所选的温度和所需的磷酸铁锂颗粒大小。
高温下的热处理可以加快反应速度和晶体生长,但同时也容易导致颗粒团聚。
四、热处理后处理热处理结束后,需要将产物冷却至室温,并用适当的溶剂将磷酸铁锂颗粒从悬浮液中分离出来。
常用的分离方法有离心、过滤和沉淀。
最后,用纯净的溶剂将磷酸铁锂颗粒洗涤多次,以去除杂质和残余的溶剂,干燥后即可得到纯净的磷酸铁锂。
五、性能测试合成的磷酸铁锂样品可以通过电化学分析、X射线衍射、扫描电子显微镜等方法进行性能测试。
这些测试可以评估材料的电化学活性、晶体结构、颗粒形貌等特性。
结语:通过以上人工合成方法,可以制备出高纯度、结晶度好、粒径均匀的磷酸铁锂材料。
这种人工合成方法不仅能够满足大规模生产的需求,还能够通过调控反应条件来改变磷酸铁锂材料的性能,为锂离子电池的应用提供更多可能性。
未来,随着磷酸铁锂电池技术的进一步发展,人工合成方法也将不断完善,以满足新的需求和挑战。
磷酸铁锂制备方法
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磷酸铁锂制备方法磷酸铁锂(LiFePO4)是一种优良的锂离子电池正极材料,具有循环性能好、安全性高的特点,广泛用于电动工具、电动车、太阳能储能、电池储能等领域。
本文将介绍一种用于制备磷酸铁锂的方法。
一、原材料准备磷酸铁锂的制备需要用到三种化学品:正硫酸氢钾(KH2PO4)、碳酸亚铁(FeCO3)和氢氧化锂(LiOH)。
KH2PO4作为磷酸根离子的来源;FeCO3作为铁离子的原料;LiOH作为锂离子的来源。
在实验室内,需要对这三种化学品进行精确称量。
根据所需制备的磷酸铁锂量,将上述三种化学品按照相应比例混合,并进行干燥处理。
通常情况下,将化学品混合后,放入干燥器中,使用160°C的温度将混合物干燥约24小时,将干燥后的混合物分为数份备用。
二、制备过程1.混合物的活化将干燥后的混合物与升温助剂进行混合,主要目的是增加混合物的活性,加快反应速率。
升温助剂常用的有聚酰亚胺(PI)和碳酸氢钠(NaHCO3)等。
2.制备浆糊在混合物中加入足量的电解质和溶剂,制备成可浆糊的混合物。
在加入电解质和溶剂时,应当注意它们的质量和用量要足够,以确保混合物的流动性和分散性。
3.热反应将制备好的浆糊放入热存储罐中,在165°C的温度下进行热反应处理。
在反应过程中,通常会加入惰性气体,如氮气或氩气来减小反应物的氧化程度,从而使非充电状态下的容积稳定性增强。
4.混合物的过滤和干燥将反应完成的混合物进行过滤,并使用真空泵将其干燥。
在过滤和干燥的过程中,需要使用优质的过滤纸和足够的真空度来避免混合物结块和絮凝。
5.焙烧和形成磷酸铁锂晶体将过滤干燥后的混合物进行焙烧,使其转化成磷酸铁锂晶体。
通常使用氮气氛或氧气氛进行焙烧。
在高温下,磷酸铁锂晶体的化学反应会极大地加速,晶体的形态和大小也会有所变化。
6.粉碎和分级将焙烧后的磷酸铁锂块进行粉碎和分级。
这一步骤会影响到磷酸铁锂的比表面积和晶体结构,所以需要仔细地进行设备和操作的选择和调整,以便制备出具有优良性能的磷酸铁锂颗粒。
磷酸铁锂生产工艺流程详细
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磷酸铁锂生产工艺流程详细概述磷酸铁锂是一种重要的电池材料,广泛应用于锂离子电池领域。
它具有高能量密度、长周期寿命、良好的安全性能等优点,因此被广泛运用于电动车、储能系统等领域。
本文将详细介绍磷酸铁锂的生产工艺流程。
原料准备磷酸铁锂的生产工艺流程中,需要准备以下原料: - 磷酸铁锂正极材料原料:一般为磷酸铁、碳酸锂等; - 负极材料原料:一般为石墨、聚合物等; - 电解液原料:一般为碳酸锂、溶剂等。
流程详解正极材料制备1.磷酸铁锂的制备:–将适量的磷酸和铁盐混合,并在高温条件下进行混合反应,直至生成磷酸铁锂。
–将得到的磷酸铁锂过滤、洗涤,并在干燥箱中干燥。
–将磷酸铁锂进行研磨,使其颗粒大小均匀。
2.正极材料的混合:–将磷酸铁锂、碳酸锂等原料按照一定的比例进行混合。
–加入适量的粘结剂和溶剂,混合均匀,得到正极材料浆料。
3.正极材料的制片:–将得到的正极材料浆料通过压片机制成薄片。
–经过一定的干燥处理,得到正极片。
负极材料制备1.石墨的准备:–将天然石墨进行破碎、磨碎、及筛分处理,得到合适颗粒大小的石墨粉末。
2.负极材料的混合:–将石墨粉末与聚合物等原料按照一定的比例进行混合。
–加入适量的粘结剂和溶剂,混合均匀,得到负极材料浆料。
3.负极材料的制片:–将得到的负极材料浆料通过压片机制成薄片。
–经过一定的干燥处理,得到负极片。
电池组装1.正负极的叠合:–将正极片与负极片交替叠放在一起。
–加入隔膜材料,以隔离正负极。
2.电池的组装:–将正极、负极和隔膜叠放成一定层数的片堆。
–在片堆的两侧加入导电材料,以便后续与电池外部连接。
3.电池封装:–将片堆进行压缩,并进行封装处理,包裹片堆,以保证电池的稳定性和安全性。
充电与负载测试1.电池的充电:–将封装好的电池连接到充电设备上进行充电。
–通过充电设备控制充电电流和充电时间,使电池充满。
2.电池的负载测试:–充电完成后,将电池连接到负载设备上。
–通过负载设备对电池进行放电测试,验证电池的性能和稳定性。
磷酸铁锂的制备方法
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磷酸铁锂的制备方法磷酸铁锂(LiFePO4)是一种重要的锂离子电池正极材料,具有高比容量、良好的安全性和循环稳定性。
下面将介绍两种常见的磷酸铁锂的制备方法。
1.水热法:水热法是一种常用的制备磷酸铁锂的方法,其主要过程如下:(1)配置经过纯化的水溶液,将所需的锂源(如氢氧化锂或碳酸锂)加入其中,并进行搅拌,使其彻底溶解。
(2)再配制含磷酸盐和铁盐(如磷酸二氢钠和硝酸亚铁)的溶液,也进行搅拌以使其溶解。
(3)将上述两个溶液混合,并继续搅拌,使其充分反应。
(4)反应完成后,加入适量的碱(如氢氧化钠)进行中和,使溶液pH 值达到7-8(5)最后,将产生的固相产物通过过滤、洗涤和干燥等步骤获得磷酸铁锂。
2.固相反应法:固相反应法是另一种常用的制备磷酸铁锂的方法,其主要过程如下:(1)首先,配置所需的锂源和铁源溶液。
可以选择使用氢氧化锂和硝酸亚铁作为锂源和铁源。
(2)将上述的两个溶液混合,并在恒温条件下搅拌,使其充分混合反应。
(3)待反应结束后,将固相产物通过过滤、洗涤和干燥等步骤获得磷酸铁锂。
对于以上两种制备方法,需要注意以下几个关键问题:(1)温度控制:制备过程中的温度对反应速率和产物性能有重要影响。
一般来说,提高反应温度可以加快反应速率,但过高的温度可能导致产物性能下降。
(2)pH值控制:pH值的控制可以影响产物的晶型和形貌。
在水热法中,适当的中和可以促进纳米晶体的形成。
(3)纯化工艺:制备得到的产物通常需要经过纯化工艺,如过滤、洗涤和干燥等步骤,以去除杂质。
这些步骤的优化对于获得高纯度的磷酸铁锂至关重要。
总之,制备磷酸铁锂的方法有很多种,上述介绍的水热法和固相反应法是其中的两种常用方法。
根据实际需求,可以选择适合的方法进行制备,并通过合理的控制温度、pH值和纯化工艺等关键参数,优化其性能和产率。
(完整版)磷酸铁锂
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应化1202
.....
磷酸铁锂优势
磷酸铁锂是一种锂离子电池的正极
材料,具有比容量大,可逆性极佳,优
良的充放电循环性能,成本低,资源丰
LiFe
富的特点。
PO4
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固相合成法:高温固相反应法、碳热还原法 (CTR)、微波合成法、机械合金化法
液相合成法:液相共沉淀法、溶胶-凝胶法 、水热合成法
.....
SEM 扫描电子显微镜
TEM 透射电子显微镜
.. ... LiFePO4样品的扫瞄电镜图(a, b);透射电镜图(c);高分辨透射电镜图(d)和选区电子不断的增大,由于起始聚
集速度迅速,导致内部疏松。慢慢地小的粒子不断溶解,大的粒子
不断长大。位于颗粒内部的小粒子容易先溶解继而在颗粒表面结晶
Description
先分别将LiOH·H2O、H3PO4溶于乙二醇/水混合溶剂中,各搅拌至完全 溶解,然后将H3PO4加入LiOH溶液中使其混合均匀,得到溶液A。再将酒石 酸铵、FeSO4·7H2O溶于乙二醇/水混合溶剂中搅拌至完全溶解,得到溶液B 。最后将A、B两种溶液混合均匀,转入到聚四氟乙烯反应釜中,密闭后置入 恒温鼓风干燥箱中,反应。抽滤,洗涤得LiFePO4前驱体。煅烧LiFePO4。
长大,随着物质不断由内向外传输,内部空隙就越来越明显直至形
成图示结构。
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—— THANK YOU! ——
.....
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目前改善磷酸铁锂性能的方法有高价金属离子 掺杂、表面碳包覆、控制形貌尺寸等。而空心结构 LiFePO4有利于缩短锂离子的扩散距离,提高Li+的 扩散能力,改善其性能。近来研究证明,空心结构 较大的空隙可以通过减小充放电过程中因晶胞的体 积变化而产生的应力,提高材料的抗疲劳性从而提 高容量的保持能力,很多材料在形成空心结构以后 ,其充放电性能和循环性能会有很大程度的增强。
磷酸铁锂的合成方
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磷酸铁锂的合成方法班级:应化1202 姓名:彭亮学号:1505120623磷酸铁锂是一种锂离子电池的正极材料,具有比容量大,成本低和资源丰富的特点。
磷酸铁锂(LiFePO4)理论比容量高,可逆性极佳,具有优良的充放电循环性能,同时与传统的尖晶石结构的LiMnPO4和层状结构的LiCoO2相比,具有原料来源广泛、成本低、无环境污染等优点,因此LiFePO被认为是非常理想的锂离子正极材料。
目前,国际上在磷酸铁锂制造方面领先的企业主要有3家,分别是美国的A123、加拿大的Phostech以及美国的Valence,掌握着较为成熟的量产技术[1]。
制备LiFePO的方法很多,大致可分为固相合成法和液相合成法两大类。
合成方法决定了合成产物的晶型、相纯度、颗粒大小、形貌以及表面积及其电化学性能。
固相合成法包括:高温固相反应法、碳热还原法(CTR)、微波合成法、机械合金化法,液相合成法包括:液相共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法。
现着重选取三种方法进行阐述。
溶胶一凝胶法溶胶一凝胶法是通过金属有机化合物、金属无极化合物或者上述两者混合物等经水解反应,然后凝胶化进行相应反应的制备方法。
此处阐述以磷酸铁、氢氧化锂和草酸为原料合成磷酸铁锂分方法[2]。
该法中草酸在反应中起到了还原和络合的双重作用,其分解产物是CO、CO2和H2O的混合物,没有污染气体产生,同时气体会抑制颗粒的聚集从而得到均匀分布的颗粒。
其反应如下:FePO4+3H2C2O4→H3Fe(C2O4)3+H3PO42H3PO4+2H3Fe(C2O4)3+2LiOH→2LiFePO4+7CO2↑+5CO↑十+7H2O 总反应如下:2FePO4+6H2C2O4+2LiOH一2LiFePO4+7CO2+5CO↑+7H2O 将FePO4·4H2O、LiOH·H2O、草酸按一定的摩尔比加入到适量的蒸馏水中,再分别添加质量分数为4.4%、5.9%、8.3%的葡萄糖,一定温度下搅拌直至溶胶形成,溶胶经减压蒸馏去除部分水分形成凝胶,凝胶在真空干燥箱中干燥得干凝胶。
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磷酸铁锂正极材料制备方法比较A.固相法一.高温固相法1.流程:传统的高温固相合成法一般以亚铁盐(草酸亚铁,醋酸铁,磷酸亚铁等),磷酸盐(磷酸氢二铵,磷酸二氢铵),锂盐(碳酸锂,氢氧化锂,醋酸锂及磷酸锂等)为原料,按LiFePO4分子式的原子比进行配料,在保护气氛(氮气、氩气或它们与氢气的混合气体)中一步、二步或三步加热,冷却后可得LiFePO4粉体材料。
例1:C.H.Mi等采用一:步加热法得到包覆碳的LiFePO4,其在30℃,0.1 C倍率下的初始放电容量达到160 mAh·g-1;例2:S.S.Zhang等采用二步加热法,以FeC:2O4·2H2O和LiH2PO4为原料,在氮气保护下先于350~380℃加热5 h形成前驱体,再在800℃下进行高温热处理,成功制备了LiFePO4/C复合材料,产物在0.02 C倍率下的放电容量为159 mAh·g-1;例3:A.S.Andersson等采用三步加热法,将由:Li2CO3、FeC2O4·2H2O和(NH4)2HPO4组成的前驱体先在真空电炉中于300℃下预热分解,再在氮气保护下先于450℃加热10 h,再于800℃烧结36 h,产物在放电电流密度为2.3 mA·g-1时放电,室温初始放电容量在136 mAh·g-1左右;例4:Padhi等以Li2CO3,Fe(CH3COO)2,NH4H2PO4为原料,采用二步法合成了LiFePO4正极材料,其首次放电容量达110 mA·h /g;Takahashi 等以LiOH·H2O, FeC2O4·2H2O,(NH4)2HPO4为原料,在675、725、800℃下,制备出具有不同放电性能的产品,结果表明,低温条件下合成的产品放电容量较大;例5:韩国的Ho Chul Shin、Ho Jang等以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵为原料,添加5wt%的乙炔黑为碳源、以At+5%H2为保护气氛,在700℃下煅烧合成10h,得到碳包覆的LiFePO4材料。
经检测表明,用该工艺合成的LiFePO4制备的电池放电平台在3·4-3·5V之间,0·05C首次放电比容量为150mA·h/g;例6:高飞、唐致远等以醋酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵为原料,聚乙烯醇为碳源。
混料球磨所得粒径细小,分布的悬浊液。
然后将悬浊液采用喷雾干燥的方法制得LiFePO4前驱体,再通过高温煅烧合成LiFePO4/C正极材料,首次放电比容量最为139·4mA·h/g,并具有良好的循环性能,经10C循环50次后,比容量仅下降0·15%;例7:赵新兵、周鑫等以氢氧化锂、磷酸铁、氟化锂为原料,,聚丙烯为碳源,先在500℃下预烧,再在700℃下煅烧合成具有F掺杂的LiFePO酒精为球磨介质4/C材料,电化学测试结果表明,LiFePO3·98F0·02/C具有最佳放电特性,在1C倍率充放电下比容量为146mA·h/g。
2.优点:工艺简单、易实现产业化3.缺点:颗粒不均匀;晶形无规则;粒径分布范围广;实验周期长;难以控制产物的批次稳定性;在烧结过程中需要耗费大量的惰性气体来防止亚铁离子的氧化;所生产的LiFePO4粉末导电性能不好,需要添加导电剂增强其导电性能4.改性:添加导电剂(多用蔗糖,乙炔黑,聚乙烯醇,聚丙烯等碳源)增强其导电性能二.碳热还原法1.流程:碳热还原法也是高温固相法中的一种,是比较容易工业化的合成方法,多数以氧化铁或磷酸铁做为铁源,配以磷酸二氢锂以及蔗糖等碳源,均匀混合后,在高温和氩气或氮气保护下焙烧,碳将三价铁还原为二价铁,也就是通过碳热还原法合成磷酸铁锂。
例1:杨绍斌等以正磷酸铁为铁源,以葡萄糖、乙炔黑为碳源,采用碳热还原法合成橄榄石型磷酸铁锂。
研究发现:双碳复合掺杂样品电性能最高为148.5 mAh/g,倍率放电性能仍具有优势,10 C时容量保持率为88.1%;例2:Mich等以分析纯的FePO4和LiOH为原料,聚丙烯为还原剂,合成的材料在0.1 C及0.5 C倍率下首次放电比容量分别为160 mAh/g和146.5 mAh/g;例3:P.P.Prosini等以(NH4)2Fe(SO4)2和NH4H2PO4为原料首先合成FePO4,然后用LiI还原Fe3+,并在还原性气氛下(Ar:H2=95:5)于550℃加热1 h后合成了最终样品,其在0.1C 倍率下的室温初始放电容量为140 mAh·g-1;例4:童汇等[18]采用碳热还原与机械球磨相结合的方法,以LiH2PO4和Fe2O3为原料,在混入一定量的碳后于无水乙醇介质中高速球磨3 h,将干燥后的前驱体在氩气保护下于750℃烧结15 h得到电化学性能良好的LiFePO4/C复合材料,产物以17 mA·g-1的电流密度充放电,初始放电容量为141.8 mAh·g-1,经80次循环后的容量仍可达137.7 mAh·g-1,容量保持率为97.1%;例5:L·Wang, G·C·Liang等以磷酸铁、碳酸锂、葡萄糖为原料,球磨均匀后以氮气为保护气氛,在不同温度下进行煅烧反应合成。
经检测分析表明,在650℃下煅烧9h后所合成的目标产物LiFePO4材料,制成电池后在0·2C、1C首次放电比容量分别为151·2mA·h/g、144·1mA·h/g。
2.优点:该法的生产过程较为简单可控,且采用一次烧结,所以它为LiFePO4走向工业化提供了另一条途径;合成过程中能够产生强烈的还原气氛;可以用三价铁的化合物作为铁源,从而进一步降低了成本;同时改善了材料的导电性;避开了其它合成方法中使用磷酸二氢铵为原料,产生大量氨气污染环境的问题。
3.缺点:该法制备的材料较传统的高温固相法容量表现和倍率性能方面偏低;对铁源要求较高;反应时间相对过长,温度难以控制,产物一致性要求的控制条件更为苛刻。
4.改性:三.机械化学法1.流程:以各盐为原料,采用高能球磨的方法,通过机械力的作用使粉末颗粒在球磨罐中进行反复的碰撞、分离、再碰撞,获得破碎和紧密的粉末混合体,然后再进行固相反应即可得到所需要的物相。
例1:Sylvain Franger等将Fe3(PO4)2·5H2O、Li3PO4和蔗糖球磨混合24 h后,在氮气气氛中热处理仅15 min就合成出LiFePO4,产物在0.2 C倍率下的初始放电容量为150 mAh·g-1;例2:Sang Jun Kwon等将原料以15:1的球料比高速球磨混合4 h后在真空管式炉中于600℃烧结10 h,直接得到LiFePO4及其碳复合材料。
电化学性能测试表明,在0.05 C倍率下,LiFePO4的放电容量为135 mAh·g-1,而LiFePO4/C复合材料的放电容量则达到156mAh·g-1;例3:FrangerS 等将Fe3(PO4)2·5H2O、Li3PO4和蔗糖在行星球磨机中研磨24 h,然后在N2气氛中、500℃下热处理15 min,制备出LiFePO4;例4:彭文杰等以碳酸锂、磷酸二氢铵、草酸锂和纳米级MgO粉末为原料,按不同Mg掺杂量配料并球磨后得到前驱体粉末,然后将前驱体粉末在氩气保护下650℃烧结18h,得到各种掺杂量不同的磷酸铁锂正极材料。
经随后的分析检测表明,在LiFe0·99Mg0·01PO4的放电容量最佳,室温0.1C倍率首次放电比容量为150.8mA·h/g;例5:专利介绍将金属铁粉、磷酸铁、磷酸锂、掺杂元素磷酸盐、导电剂或导电剂前驱体按比例混合均匀,置于填充惰性气氛的球磨容器中,球磨18~36h;所得球磨产物放入高温炉,在氮气或氩气等惰性气氛中,以10~30℃/min加热速率升温,于450~750℃恒温培烧10~60 min,然后以10~30℃/min降温速度冷却至室温,制得磷酸铁锂粉末或掺杂磷酸铁锂粉末。
2.优点:通过机械力的作用使颗粒破碎、增大反应物的接触面积,使材料晶格中产生各种缺陷、位错、原子空位及晶格畸变等,有利于离子的迁移还可以增大表面活性,降低自由能,促进反应进行,降低反应温度;简化工艺路程、缩短制备周期。
3.缺点:制备的产物物相不均匀且粒度分布范围较宽。
4.改性:四.微波法1.流程:微波加热过程是物体通过吸收电磁能发生的自加热过程。
以各盐为原料,按LiFePO4分子式的原子比进行配料,在保护气氛(氮气、氩气或它们与氢气的混合气体)以微波加热合成LiFePO4。
例1:李发喜等采用Li2CO3和草酸亚铁(FeC2O4·H2O),磷酸氢二氨((NH4)2HPO4)用微波炉合成LiFePO4,但是由于由于草酸亚铁(FeC2O4·H2O)不是微波接受体,因此选择活性碳作为吸波材料。
结果表明,作为微波吸收体的活性碳升温时氧化产生的还原气氛能有效防止Fe2+的氧化,制备出单相纯净LiFePO4,当合成时间为14 min时,采用0. 25 C进行充放电,材料比容量可以达到96mA·h/g,与固相高温合成材料的比容量性能相当;例2:胡国荣将自制包含掺杂元素的磷酸二氢锂,草酸亚铁或乙酸亚铁、导电剂或导电剂的前驱体按照一定的比例混合均匀,然后将混合物放入惰性气氛保护的微波反应炉中煅烧和热处理,最后冷却至室温,便制得锂离子电池正极材料磷酸铁锂。
此方法避免了氨气、一氧化碳等污染性气体产生,有利环境保护,工艺简单易行,适宜于工业化生产,而且所制备的磷酸铁锂电化学性能优良;例3:韩国的Song Min-Sang, Yong-Mook Kang等则报道更为有效且廉价的合成方法,他们采用磷酸锂(Li3PO4),磷酸铁(Fe3(PO4)2)为原料,添加约5wt%乙炔黑为碳源,在氩气保护下进行采用振动球磨混料,然后置入装有活性碳石英坩埚内,仅经微波加热2~5min即可合成LiFePO4/C材料。
在随后的0·1C首次充放电后比容量达161mA·h/g;例4:2.优点:由于微波能直接被样品吸收,所以在短时间内(2~20 min)样品可以被均匀快速地加热;加热时间短,热能利用率高,加热温度均匀。
3.缺点:大规模生产有一定的困难。
4.改性:但在合成LiFePO4过程中,原料草酸亚铁不是微波接受体,需添加吸波材料。
一般采用添加活性碳的方法,一方面活性碳在微波场中升温速度快,另一方面在高温下可产生还原性气氛,阻止Fe2+的氧化。