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磷酸鐵鋰的合成方法

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橄欖石型磷酸鐵鋰的合成方法包括共沉淀法、固相合成法、水熱/溶劑法、溶膠/凝膠合成法、微波合成以及其它方法。

自20世紀90年代末期以來,橄欖石型磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料的研究引起廣大研究者的關注,有望成為新一代首選可替代LiCoO2的鋰離子電池正極材料,特別是作為動力鋰離子電池正極材料。

橄欖石型磷酸鐵鋰的合成方法包括共沉淀法、固相合成法、水熱/溶劑法、溶膠/凝膠合成法、微波合成以及其它方法。

固相合成法是最早用于磷酸鐵鋰合成的方法,通常采用碳酸鋰、氫氧化鋰為鋰源,醋酸亞鐵、草酸亞鐵等有機鐵鹽以及磷酸二氫銨等的均勻混合物為起始物,經(jīng)預燒和研磨后高溫合成。

共沉淀法制備超細氧化物由來已久,其具體過程是將適合的原材料溶解后,加入其他化合物以析出沉淀,干燥、焙燒后得到產(chǎn)物。由于溶解過程中原料間的均勻分散,故共沉淀的前體可實現(xiàn)低溫合成。但是由于共沉淀法自身的特點,前驅(qū)物沉淀往往在瞬間產(chǎn)生,各元素的比例往往難于控制。經(jīng)過焙燒后,很可能會導致產(chǎn)物中各元素的非化學計量性。

微波合成法是近年發(fā)展過來的陶瓷材料的制備方法,目前已有人將該法應用于制備磷酸鐵鋰。

溶膠凝膠法是較為常見及常用的一種方法。但用此方法制備LiFePO4卻不多見,原因主要是LiFePO4對合成過程中的氣氛有特殊的要求。

水熱合成是指溫度為100-1000度、壓力為1MPa-1GPa條件下利用水溶液中物質(zhì)化學反應所進行的合成。在亞臨界和超臨界水熱條件下,由于反應處于分子水平,反應性提高,因而水熱反應可以替代某些高溫固相反應。 又由于水熱反應的均相成核及非均相成核機理與固相反應的擴散機制不同,因而可以創(chuàng)造出其它方法無法制備的新化合物和新材料。

水熱合成法也是制備磷酸鐵鋰較為常用的一種方法。與高溫固相方法相比,利用水熱方法LiFePO4具有產(chǎn)物純度高、物相均一、分散性好、粒徑小以及操作簡便等優(yōu)點。

溶劑熱法則是水熱反應的發(fā)展。該過程相對簡單而且易于控制,并且在密閉體系中可以有效的防止有毒物質(zhì)的揮發(fā)和制備對空氣敏感的前驅(qū)體。另外,物相的形成、粒徑的大小、形態(tài)也能夠控制,而且,產(chǎn)物分散性較好。

在溶劑熱條件下,溶劑的性質(zhì)(密度、粘度、分散作用)相互影響,變化很大,且其性質(zhì)與通常條件下相差很大,相應的,反應物(通常是固體)的溶解、分散及化學反應活性大大的提高或增強。這就使得反應能夠在較低的溫度下發(fā)生。

磷酸鐵鋰

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