1-磷酸铁锂合成方法比较
磷酸铁锂的合成方法

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(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、较高的安全性和良好的低温性能等特点。
其生产配方和工艺对电池性能的稳定性和优良性能具有重要影响。
磷酸铁锂的生产配方主要包括正极材料、导电剂和粘结剂三个组成部分。
正极材料是磷酸铁锂的核心组成部分,其化学式为LiFePO4、正极材料的制备可以通过固相法、溶液法和氧化物法等不同方法进行。
采用固相法制备磷酸铁锂可以获得高纯度的产物,但工艺复杂,生产成本较高。
溶液法则通过水热合成、共沉淀等方法,生产工艺简单,但难以获得高纯度的产物。
氧化物法则通过高温反应将Fe3O4和Li2CO3等原料反应生成磷酸铁锂,生产工艺较为简单,但需要高温条件下进行,能耗较大。
导电剂主要是为了增加正极材料电极的电导率,常用的导电剂有碳黑、导电剂、导电聚合物等。
碳黑在电池中广泛应用,因其导电性能较好和价格相对较低。
导电剂需要均匀地分散在正极材料中,以提高电极的导电性能。
粘结剂主要是为了固定正极材料和导电剂,维持电极结构的稳定性。
常用的粘结剂有聚乙烯酮(PVP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)等。
粘结剂的添加量应适中,过多会影响电极的电导率,而过少则使电极结构不稳定。
磷酸铁锂的生产工艺主要包括粉末制备、电极制备和电池组装三个步骤。
粉末制备通常采用固相法或溶液法进行。
固相法制备粉末时,首先需按照一定的摩尔比将正极材料、锂源和磷源混合,然后进行球磨、压制和烧结等工艺,最终得到粒度和压实度较好的粉末。
溶液法制备粉末时,一般采用浸渍、共沉淀等方法,将溶液中的金属离子通过还原反应生成沉淀,再经洗涤、干燥等处理得到粉末。
电极制备主要包括正极浆料的制备和电极片的制备。
正极材料、导电剂和粘结剂按一定比例混合,加入有机溶剂中形成浆料。
浆料经过搅拌、分散、过滤等处理,得到具有一定浓度和粘度的浆料。
然后将浆料涂布在铝箔或铜箔等导电材料上,通过烘干、压制等工艺,最终得到正极电极片。
磷酸铁锂合成
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磷酸铁锂合成
答:磷酸铁锂合成方法有高温固相合成法、液相合成法灯,现阶段最常用的是高温固相合成法,产品指标比较稳定。
1、固相合成法
(1)高温固相反应法:现阶段最常用,也是最成熟的合成方法.采用的氮气保护的推板炉,网带炉,回转炉烧结。
(2)碳热还原法(CTR):合成方法简单,易于操作,原材料价格低.适合大规模生产.
(3)微波合成法:合成时间短,能耗低,适合实验室的研究.
(4)机械合金化法:
2、液相合成法:(1)液相共沉淀法,(2)溶胶-凝胶法,(3)水热合成法
3、其它合成方法:放电等离子烧结技术,喷雾热分解技术和脉冲激光沉积技术也于用于磷酸铁锂的合成.。
1-磷酸铁锂合成方法比较
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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。
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。
磷酸铁锂合成工艺选择
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磷酸铁锂合成工艺选择磷酸铁锂合成工艺选择各位LFP大牛们,以下两个生产工艺,你们更看好哪个?从原料来源、成本、生产工艺复杂度、质量控制、环保等角度考虑(一)磷酸二氢锂+ 氧化铁红化学反应方程式:LiH2PO4 + 0.5Fe2O3 + 0.5C --> LiFePO4 + H2O + 0.5CO(二)正磷酸铁+ 氢氧化锂化学反应方程式:FePO4 + LiOH + 0.5C --> LiFePO4 + 0.5H2O + 0.5CO两种方案消耗的C与排出的CO等量,但方案(二)排出少一半儿的水一的优点:成本低,容量偏低二的优点:合成材料的电性能优良,0.5Li2CO3+ FeC2O4·2H2O+NH4H2PO4 --> LiFePO4 + H2O + 0.5CO不过正磷酸铁好像有结晶水?方案1. 两个都是比较常见的原料,原料质量相对稳定,供应商也相对较多。
成本分两块,原料成本该路线较低,但工艺成本该路线偏高,因为其对混料与后处理的要求更高。
从产品质量上来说,该工艺路线从氧化铁到最终磷酸铁锂,经历的晶体结构变化巨大,产物的颗粒也会较大,如果后处理工艺不过关,很容易导致最终产品电化学性能不过关。
方案2. 首先,你的分析有误,常规的正磷酸铁都含几份结晶水(通常是2份)。
氢氧化锂是较常见的锂盐,但吸湿性较强,可能实际使用中会有一定问题,当然,你在这里采用氢氧化锂是有道理的,固相反应更容易进行。
正磷酸铁,目前国内供应商的产品,质量有待提高(主要是颗粒,纯度,铁磷比)。
成本上来说,该路线的材料成本肯定高于方案1,但该路线的工艺成本相对较低,因为该工艺的后处理会相对简单。
产品质量方面,煅烧过程中,磷酸铁与磷酸铁锂的结构变化相对较小,如果工艺控制得当,最终产品基本能够维持原料磷酸铁的粒度大小,后处理简单,且电化学性能也会较稳定。
在我个人看来,如果真是有技术实力的公司,自产FePO4,而后制备磷酸铁锂,应该是今后的一个主流。
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。
磷酸铁锂合成工艺
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磷酸铁锂合成工艺磷酸铁锂(LiFePO4)是一种复合正极材料,是当今汽车电池、能源储存、储能电池、太阳能电池、智能手机、无人机、中空电池等新技术装备的低成本、高性能、长寿命的理想材料。
但是由于磷酸铁锂制备过程中的材料损耗较高,合成难度较大,特别是合成工艺的消耗费用较高,一直是研究者深入探索的难点。
磷酸铁锂合成工艺大致分为道话合成法、固体-液体反应法、固相反应法以及多步混合反应法,其中道话合成法是最常采用的合成工艺之一,它以液体溶液中的盐酸、铁锂(Fe3+和Li+)为原料,用氯化锂、铁锂离子溶液和磷酸钾溶液为交换剂,先将Fe3+与Li+相互交换,接着Fe3+与PO43-反应,生成LiFePO4,最后经过沉淀、洗涤、干燥等工序,即可得到磷酸铁锂。
此外,固相反应法也是磷酸铁锂合成工艺的一种常用方法。
主要原理是将铁锂预混液中的金属离子与PO43-以及其他离子形成反应,生成磷酸铁锂晶体。
其工艺包括:首先将混合液中的Fe3+与Li+交换,然后Fe3+与PO4 3-在添加质子交换剂的作用下发生反应,最终形成磷酸铁锂晶体,并经过洗涤、干燥等工序,最终得到磷酸铁锂产品。
此外,还有一种多步混合反应法,该反应法在红外发射(IR)光谱技术和热力学模型的支持下,利用混合反应法,可以在相对较低的温度条件下,有效的进行合成LiFePO4。
该工艺的途径是将Fe3+与Li+、PO4 3-分离,然后再通过不同的原料比例进行一系列混合反应,最终获得磷酸铁锂材料。
以上是目前磷酸铁锂的几种常见合成工艺,可以看出,合成磷酸铁锂是一个复杂的过程,需要考虑到各种可能的原料比例、反应温度和其他因素。
在此基础上,研究者们仍在不断改进技术,探索更有效的合成方法。
比如研究人员提出了一种新的合成工艺激光助溶法,可以更有效的控制原料的比例,降低能耗,并且能够在相对较低的温度条件下实现合成,提高了磷酸铁锂合成的综合效果。
综上所述,磷酸铁锂合成工艺是一个复杂的工艺,其发展进程一直被专家学者们关注和研究。
磷酸铁锂综述
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一,结构在结构上呈橄榄石型,属Pmnb空间点群,正交晶系;每个晶胞含有4个LiFePO4单元;在晶体结构中,氧原子以稍微扭曲的六方紧密堆积方式排列,Fe 与Li分别位于氧原子的八面体中心,形成变形的八面体,P原子位于氧原子的四面体中心位置;晶体中的O原子以稍微扭曲的六方紧密堆积方式排列,Li+的通道有限,使得室温下Li+在通道中的迁移速率较小。
二,充放电机理1,如下图2,为了理解LiFePO4随循环次数增加容量减小的现象,人们对锂离子脱嵌机理进行了研究,提出了2种模型:即马赛克模型和辐射(径向)模型。
三,优缺点:1,优点:成本低廉,无毒性,对环境友好,充放电过程中能保持晶体结构的高度稳定,循环寿命长,耐高温性能好,可高倍率充放电,不会爆炸,是一种理想的锂离子二次电池正极材料。
2,缺点: LiFePO4的电子传导率(1·0×10-9S/cm)和离子传导率低(1·0×10-14~1·0×10-11cm2/s);大倍率充、放电时的比容量低(倍率性能差);振实密度低四,电化学性能:对锂平台电压3·4V,理论比容量达170mA·h/g,理论比能量约550Wh/kg五,制备:LiFePO4可采用多种工艺方法进行合成:A.固相法1,高温固相法是磷酸铁锂生产的主要方法,也是最成熟的方法,通常以铁盐、磷酸盐和锂盐为原料,按化学计量比充分混匀后,在惰性气氛中先经过较低温预分解,再经高温焙烧,研磨粉碎制成。
优点:高温固相合成法操作及工艺路线设计简单,工艺参数易于控制,制备的材料性能稳定,易于实现工业化大规模生产。
缺点:!粉体原料需要长时间的研磨混合,且混合均匀程度有限,掺杂改性效果较差;"要求较高的热处理温度和较长的热处理时间,能耗大;#产物在组成、结构、粒度分布等方面存在较大差别,易出现的杂质相;$材料电化学性能不易控制;%采用的草酸亚铁比较贵,材料制造成本较高;反应时需要大量的惰性保护气体,惰性气同时烧结过程中会产生氨气、水、二氧化碳,他们在炉膛内经过冷却的过程时会产生碳酸氢铵晶体颗粒而造成产品的污染。
磷酸铁锂材料合成
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磷酸铁锂材料合成嘿!朋友们,今天咱们来摆一摆磷酸铁锂材料合成这个话题。
你们晓得磷酸铁锂是啥子不?这可是锂离子电池里头的重要角色,正极材料里的明星!它的好处多得很,高比能量、长循环寿命,还有良好的热稳定性,简直就是电池界的“扛把子”。
要说起磷酸铁锂的合成方法,那可真是五花八门,啥子高温固相反应法、碳热还原法、微波合成法,还有液相的共沉淀法、溶胶凝胶法、水热合成法,等等。
不过呢,现在工业上最常用的还是高温固相反应法。
为啥子?还不是因为产品指标稳定,工艺成熟嘛。
咱们就以高温固相反应法为例,来摆一摆这个合成过程。
首先,你得把磷酸铁和碳酸锂或氢氧化锂这些原材料按化学计量混合均匀,这就像咱们调配火锅料一样,各种配料都得恰到好处。
然后,通过喷雾干燥机把这些混合好的材料变成颗粒,这个过程就像是给材料穿了一层“衣服”,让它们看起来更整齐、更有型。
接下来,就是最重要的烧结环节了,得把这些颗粒在高温下烧个5到20小时,温度嘛,550到850摄氏度不等。
这就像是给它们来了一场“火浴”,让它们在高温下“脱胎换骨”,变成咱们想要的磷酸铁锂。
当然了,这个过程可不是一帆风顺的,你得控制好各种条件,比如温度、湿度、pH值,还有原材料的摩尔比,这些都得拿捏得恰到好处,不然就会影响产物的晶型和电化学性能。
这就好比咱们炒菜,火候、调料、食材都得搭配好,才能炒出一盘色香味俱佳的好菜。
所以呀,朋友们,别看磷酸铁锂材料合成听起来高大上,其实背后的工艺细节可是非常讲究的。
咱们得用心去感受每一个步骤,去发现那些隐藏在细节中的奥秘,才能真正掌握这门技术。
下次咱们再摆一摆磷酸铁锂的其他合成方法,或者聊聊它在锂离子电池中的应用,咋样?。
生产磷酸铁锂的主要工艺方法

生产磷酸铁锂的主要工艺方法1. 磷酸铁锂的背景哎呀,提到磷酸铁锂,大家第一反应就是电池吧?没错,它可是电动车、储能系统里的超级明星!磷酸铁锂不仅能给电池提供强劲的能量,还因为它的安全性和长寿命,越来越受到大家的欢迎。
说到这儿,有些人可能会好奇,这玩意儿到底是怎么来的?别着急,咱们慢慢聊。
2. 生产磷酸铁锂的主要工艺2.1 原材料准备首先,生产磷酸铁锂的原材料可是马虎不得的,主要包括磷酸、氢氧化铁和锂盐。
这些材料就像咱们做菜时需要的食材,得先准备齐全。
有些人可能会觉得这些东西很复杂,但其实只要知道从哪儿来就行了。
磷酸一般是化工厂里生产的,而氢氧化铁是铁矿石经过处理得到的,锂盐则主要来源于锂矿或者盐湖。
听起来简单吧?但实际上,得有合适的比例,才能做出好东西。
2.2 合成过程接下来,就是“下锅”了!这个过程其实是个化学反应,把准备好的原材料按照一定比例混合,然后加热。
在这个阶段,温度和时间可得控制得当,稍不留神,可能就得重来,真是让人捏一把汗啊!在加热过程中,材料之间会发生反应,最终生成磷酸铁锂。
这一步的关键在于,得让反应均匀,别让某一部分过熟或者生了。
要知道,做菜可不能“七分熟”就好,要么全熟,要么全生,磷酸铁锂也是这个道理。
3. 后处理和检验3.1 后处理反应完成后,可不能急着就认为大功告成。
这个时候,产物里可能还残留一些杂质,得经过后处理把这些杂质去掉。
后处理的过程有点像洗菜,得把那些多余的东西洗干净。
通常会通过过滤和洗涤,把杂质洗掉,然后再进行干燥。
干燥的过程就像是给刚洗完澡的菜花子“吹风”,保证它们干爽整洁。
3.2 检验与包装最后一步,当然就是检验和包装了。
这个环节非常重要,毕竟谁也不想用到质量不合格的电池,对吧?这时候,专业的检测设备就派上用场了,会检查磷酸铁锂的纯度、颗粒度等指标,确保它能在电池里“好好表现”。
一旦检验合格,就可以包装出厂了,就像是给电池穿上漂亮的新衣服,准备迎接用户的到来。
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。
锂电正极材料磷酸铁锂的制备方法简述
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书山有路勤为径,学海无涯苦作舟
锂电正极材料磷酸铁锂的制备方法简述
一、磷酸铁锂简介磷酸铁锂的晶格结构图
磷酸铁锂在自然界中以磷铁锂矿的形式存在,具有有序的橄榄石结构。
磷酸锂铁化学分子式为:LiMPO4,其中锂为正一价;中心金属铁为正二价;磷酸根为负三价,常用作锂电池正极材料。
磷酸铁锂电池的应用领域有:储能设备、电动工具类、轻型电动车辆、大型电动车辆、小型设备和移动电源,其中新能源电动车用磷酸铁锂约占磷酸铁锂总量的45%。
二、磷酸铁锂作锂电正极材料
与其他锂电池正极材料相比,橄榄石结构的磷酸铁锂更具有安全、环保、廉价、循环寿命长、高温性能好等优点,是最具潜力的锂离子电池正极材料之一。
安全性能高
磷酸铁锂晶体中有稳固的P-O 键,难以分解,在过充和高温时不会结构崩塌发热或生成强氧化物,过充安全性较高。
循环寿命长
铅酸电池的循环寿命在300 次左右,使用寿命在1~1.5 年之间。
而磷酸铁锂电池循环次数可达2000 以上,理论上使用寿命能达7~8 年。
高温性能好
磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃,而锰酸锂和钴酸锂只有200℃左右。
环保
磷酸铁锂电池一般被认为不含重金属和稀有金属,无毒,无污染,是绝对的绿色环保电池。
磷酸铁锂作为正极材料的充放电作用机理不同于其他传统材料,其充放电参。
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。
磷酸铁锂合成工艺
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磷酸铁锂合成工艺磷酸铁锂是一种稀有的多元素可充电电池(Lithium-IonBattery,LIB)材料,它的双电极材料可以大大提升电池的安全性、耐久性和寿命。
磷酸铁锂合成是一种早期提出的LIB材料合成工艺,可以灵活地向多种磷酸铁锂材料的制备和分级,使用该工艺可以制备出各种性能优良的磷酸铁锂材料,它可以很好地满足应用需求。
磷酸铁锂合成工艺主要包括催化合成、氧化和热处理等步骤。
催化合成是将原料金属(铁、锰、锂)通常混合在一起,经过氧化表面处理,加入催化剂,在高温高压条件下进行合成反应,以实现磷酸铁锂合成反应。
氧化步骤是将合成材料经过热处理,在高温氧气中进行氧化反应,以增加材料的可充电容量。
热处理是将氧化后的材料进行高温气氛下的热处理,以形成高品质的磷酸铁锂材料。
合成的磷酸铁锂材料有良好的电池性能。
它的安全性较高,具有良好的热稳定性和电稳定性,可以避免滑石热分解事故,具有很强的耐久性、耐候性和氧化稳定性,可以大大延长电池的寿命。
此外,该材料还具有良好的可充电容量。
它可以有效地存储大量的电能,并能够有效地释放出大量的电能,为实现高效的电池性能提供了保障。
磷酸铁锂合成工艺在LIB材料的应用中发挥着重要作用,它具有双电极材料、安全性和耐久性优良、可充电量大等优点,为当前正在发展的新电池制备技术提供了可靠的基础。
磷酸铁锂合成工艺具有可靠的操作性,可以有效地实现高效、可控、环保、经济的新型双电极材料制备。
因此,该工艺被认为是一种潜力巨大的应用于可充电电池的必备材料合成技术。
综上所述,磷酸铁锂合成工艺是一种可以有效制备出磷酸铁锂材料的技术,它具有良好的安全性、耐久性和可充电容量,在可充电电池的应用中发挥着重要作用。
此外,该工艺可以实现高效、可控、环保、经济的新型双电极材料制备,因而受到各界的推崇。
未来,应加强对磷酸铁锂合成技术的研究,以提高材料的性能,以及开发更多的应用领域。
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。
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掺杂的酒精为球磨介F0·02/C具有最佳放电特性,质LiFePO4/C材料,电化学测试结果表明,LiFePO3·98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。