该法的优点是:制备的工艺较简单,反应条件易控,产物生成的杂质较易除去。缺点是:产物的物相一般不均匀,晶体尺寸过大且形貌较不规整,需要惰性气氛保护,且煅烧的时间较长。
(2) 水热合成法
水热合成法是在水热条件下,以Fe2+盐、Li+盐和H3PO4为原料,直接制备得到LiFePO4的方法。水热合成法能够有效的控制 LiFePO4的粒径与形貌。Yang 等[13]采用FeSO4、H3PO4、LiOH为原料,按照一顶原子计量比配比,首先将FeSO4与H3PO4完全混合,再加入LiOH,这样可以防止形成Fe(OH)2而造成Fe2+氧化成 Fe3+,经过5h,12℃水热处理,最后首次合成得到LiFePO4。
该法的优点是:反应过程简单、快速,反应温度较低,产物物相均一且粉体粒径小。缺点是:需要耐高温、高压的设备,造价成本高。
(3) 微波合成法
微波合成法是在可利用一般的微波炉合成 LiFePO4,微波加热时间对合成样品有较大影。Higuchi等[14]以Li2CO3、Fe(CH3COO)2或 Fe(CH3CHOHCOO)2•2H2O 或Fe为原料,混合溶解在乙醇中,然后置于玛瑙研钵中,加入适量的玛瑙珠,混合球磨,最后放微波炉中,加热保温,制备得到 LiFePO4。
该法的优点是:设备简单,升温速率快、受热均匀,物相的成分可控,合成LiFePO4所需的时间短。缺点是:工业规模化难度较大。
(4) 共沉淀法
目前常用的共沉淀法有两种:一种是在水溶液环境中得到 LiFePO4前驱体,即将 Li+盐Fe2+盐及H3PO4混合直接制备得到LiFePO4的前驱体,最后在管式炉中高温煅烧,制得LiFePO4;另一种是在水溶液环境中预先得到 FePO4,最后与 Li+盐混合在管式炉中高温烧,制得LiFePO4。
该法的优点是:反应的前躯体能均匀分散,需要合成前躯体的温度较低,LiFePO4的形貌及纯度易控。缺点是:合成工艺的周期长。
(5) 溶胶-凝胶法
Rho 等[15]采用溶胶-凝胶法,以 FeC6H8O7•nH2O、Li3PO4及 H3PO4和柠檬酸为原料,先将Li3PO4与H3PO4溶解在水中,接着将FeC6HO•nH2O溶解在沸水中,将两者混合加热形成湿凝胶,然后放入干燥箱中干燥形成干凝胶,制备得到多孔的LiFePO4/C。
该法的优点是:前躯体的均匀性好,反应温度较低,生产的LiFePO4的粒径小且分布均匀,且反应易控。缺点是:LiFePO4的制备过程复杂。
(6) 碳热还原法
Baker[16]等采用LiH2PO4、Fe2O3、C 为原料,采用碳热还原法一步合成了LiFePO4。刘素琴等[17]分两步合成,以FeSO4•7H2O、NH4H2PO4、5%的H2O2首先制备得到FeSO4前躯体,然后与LiOH•H2O、葡萄糖混合,过滤、离心、干燥,采用碳热还原法,在高纯N2气体保护下制备得到LiFePO4/C。
该法的优点是:避免了合成LiFePO4的过程中 Fe2+氧化成 Fe3+。缺点是:难以控制LiFePO4的一致性。
1.1.8 LiFePO4 存在的问题与改性
LiFePO4的原材料价格低廉、安全性能卓越、循环性能好及环境友好,是极具有应用前景的锂离子电池正极材料[2]。但是由于 LiFePO4的导电性差、Li+的扩散速率慢等缺陷,阻碍了LiFePO4电池的商业化。因此,如何提高LiFePO4的导电性,如何改善 Li+的扩散速率是实现LiFePO4应用的关键。目前,研究的热点主要集中C包覆 LiFePO4、金属及金属离子掺杂、降低LiFePO4的粒径等方面,目的是提高LiFePO4的导电性和改善Li+的扩散速率。
(1) C包覆 LiFePO4材料
C是较为廉价的材料,同时具有良好的导电性,还原性等特点,被用来作为理想的包覆剂[18]。在LiFePO4表面进行C包覆有如下优势[19]:
1. 可以有效防止Fe2+氧化成Fe3+;
2. 防止LiFePO4颗粒进一步团聚,有效地细化了产物晶粒;
3. 增加了LiFePO4颗粒之间的导电性。 锂电池文献综述和参考文献(4):http://www.751com.cn/wenxian/lunwen_1561.html