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【電(dian)池百科】磷(lin)酸鐵(tie)鋰超全基礎知識介紹

磷酸鐵鋰簡介

一、什么是磷酸鐵鋰

01磷酸鐵鋰的(de)優點(dian)與缺點(dian)

02如何(he)改善缺(que)點

03如何(he)獲得磷(lin)酸鐵鋰

二、什么是磷酸鐵鋰?

01磷(lin)酸鐵鋰是一種無機化(hua)合物

02屬于正交晶系橄欖石型結(jie)構，空間群為(wei)Pnma

03磷酸鐵鋰(li)用于鋰(li)離子(zi)電池正極材料

04其理(li)論(lun)比容量(liang)為170mAh/g，產品實際比容量(liang)可超過140mAh/g

05主要(yao)應用在動力電(dian)(dian)池方面(HEV,EV,電(dian)(dian)動工具)

三、磷酸鐵(tie)鋰晶(jing)體結構

四、磷酸鐵鋰的(de)優點

01原料來(lai)源豐富(fu)、價廉

02環境友好，不含任何對人體(ti)有害(hai)的重金屬元素

03熱(re)穩定性好

04循(xun)環性能好(hao)(在100%DOD條件(jian)下，可以充放電2000次以上)

熱穩(wen)定性(xing)好

循(xun)環性能好

五、磷酸(suan)鐵鋰(li)的缺(que)點

01電子導(dao)電率低

02離子擴(kuo)散系數(shu)低

03振實(shi)密度不高

04合(he)成(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)本略(lve)高(gao)

六、如何改善缺點

01碳包覆改善(shan)電子導電性

02添加金屬粒子

03導電(dian)有(you)機物包覆

04摻雜金(jin)屬離子改善(shan)電(dian)子導(dao)電(dian)性

05合(he)成小粒度材(cai)料減少擴散距離(li)

06合成粒(li)度(du)可控的類球形顆粒(li)

七、碳(tan)包覆技術

      原(yuan)料混合式加(jia)入

01直接加入碳(tan):石(shi)墨、炭(tan)黑、乙炔黑等

02熱解后能轉變為碳的物質:葡萄糖、蔗(zhe)糖、白糖、聚丙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸(suan)鋰、聚乙(yi)烯醇、檸檬酸(suan)、煤油、B-環糊(hu)精、乙(yi)醇和酚醛樹脂等(deng)

八、碳包覆技術

      燒結結束時加入

01在磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰燒結束后(hou)的降(jiang)溫階段，對其噴(pen)灑甲醇(chun)，甲醇(chun)受熱(re)分(fen)解碳(tan)化，在磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰表面形成碳(tan)膜

九(jiu)、添(tian)加金屬粒子

01利用銀(yin)(yin)鏡反應在磷酸(suan)鐵鋰(li)表面鍍銀(yin)(yin)

02直接在混料時(shi)加入銀或銅的顆粒

十、導(dao)電有機物包覆

01在磷酸鐵鋰的表面聚合聚吡咯、聚塞吩、聚苯胺等導電有機物(wu)

十一、摻(chan)雜金屬離子

十二、如何獲得磷(lin)酸(suan)鐵鋰

01自然界中的磷鐵鋰礦

02人工(gong)合成

固相法(fa)

高溫固(gu)相反應(ying)法

碳熱(re)還原(yuan)法

微波合成法(fa)

液相(xiang)法

溶膠(jiao)-凝膠(jiao)法(fa)

水熱(re)合成法

液相共(gong)沉淀(dian)法(fa)

十(shi)三、高溫(wen)固(gu)相反(fan)應法

01固(gu)相反應(ying)法(fa)是目前制備磷酸鐵(tie)鋰最常(chang)用、最成熟(shu)的(de)方法(fa)，也是最容易實(shi)現產業化的(de)方法(fa)之一。

優點:工藝簡單，易實現產業化

缺點(dian):原料不易混(hun)合均勻

十四(si)、高溫固相反應法典(dian)型工藝

以(yi)碳酸鋰、草酸亞(ya)鐵和磷(lin)酸二氫氨(an)為原料，按化(hua)學(xue)計量比(bi)混合(he)研磨混合(he)均勻后(hou)在惰性氣(qi)氛(氬氣(qi)、氮氣(qi))的(de)保護(hu)下高溫燒結制備(bei)磷(lin)酸鐵鋰。

十(shi)五、碳熱還原法(fa)

01碳熱還原(yuan)法廣泛(fan)應(ying)用于冶(ye)金工業(ye)

02該方(fang)法(fa)的優(you)勢在(zai)于(yu)合(he)成過程中能產生(sheng)強烈的還原氣氛，可以用三價鐵的化合(he)物作(zuo)為鐵源，進一步降低了成本

十(shi)六、碳熱還(huan)原(yuan)法典型工藝

01以磷酸二氫鋰、三氧化(hua)(hua)二鐵和高分子聚合(he)物原料按(an)化(hua)(hua)學(xue)計量比混合(he)研磨(mo)混合(he)均勻后在惰性(xing)氣氛的保(bao)護下高溫(wen)燒結制備(bei)磷酸鐵鋰。

02在合成過程中利用高分(fen)子(zi)聚合物(wu)的分(fen)解(jie)產物(wu)，在合成過程中實現三價鐵的還原(yuan)和磷(lin)酸(suan)鐵鋰的原(yuan)位碳(tan)包覆(fu)。

十七、碳熱還原法(fa)優點

01高分子聚合物(wu)的分解產物(wu)(原(yuan)子態H和(he)C)具有(you)高于固態碳材料的還原(yuan)能力，從而可(ke)以降低合成溫度(du)、縮短反應時間

02高分(fen)子(zi)(zi)聚合(he)物分(fen)解的碳在反應(ying)系統中呈原子(zi)(zi)級分(fen)散狀(zhuang)態，從(cong)而可實(shi)現(xian)對合(he)成(cheng)產物的均(jun)勻包覆

03原位包覆的(de)碳膜降低了(le)磷酸鐵(tie)鋰顆(ke)粒的(de)長大速度

十八、常用原材料

01鋰源:碳酸鋰、氫氧(yang)化(hua)鋰、磷酸二氫

02鐵源(yuan):草酸(suan)亞鐵、醋酸(suan)亞鐵、磷酸(suan)鐵、氧化鐵

03磷(lin)酸(suan)根:磷(lin)酸(suan)氫銨(an)、磷(lin)酸(suan)二(er)氫銨(an)、磷(lin)酸(suan)銨(an)

04碳(tan)源:葡(pu)萄糖(tang)、蔗糖(tang)、碳(tan)石(shi)墨、酚醛樹脂、碳(tan)黑等(deng)

磷酸鐵(tie)鋰

磷(lin)酸鐵鋰電(dian)極(ji)(ji)材料主要用于各種鋰離子(zi)電(dian)池.自1996年日本(ben)的(de)NTT首次(ci)揭露AyMPO4(A為堿金屬，M為CoFe兩者(zhe)之(zhi)組合:LiFeCOPO4)的(de)橄欖石結構的(de)鋰電(dian)池正(zheng)極(ji)(ji)材料之(zhi)后，1997年美(mei)(mei)國德(de)克薩斯州(zhou)立大學JohnB.Goodenough等研究(jiu)群，也接著(zhu)報導了LiFePO4的(de)可逆性地(di)遷(qian)入脫出鋰的(de)特性，美(mei)(mei)國與日本(ben)不約而同地(di)發(fa)表(biao)橄欖石結構(LiMPO4)，使(shi)得該材料受到(dao)了極(ji)(ji)大的(de)重視，并引起廣(guang)泛的(de)研究(jiu)和迅(xun)速的(de)發(fa)展。與傳統的(de)鋰離子(zi)二(er)次(ci)電(dian)池正(zheng)極(ji)(ji)材料，尖晶石結構的(de)LiMn204和層狀結構的(de)LiCoO2相比，LiMPO4的(de)原物(wu)料來(lai)源更廣(guang)泛、價格更低廉且無環(huan)境污染。

磷酸(suan)鐵鋰功能用途

磷(lin)酸(suan)鐵鋰(li)(li)電池(chi)是指(zhi)用磷(lin)酸(suan)鐵鋰(li)(li)作為(wei)正極材(cai)(cai)料的(de)鋰(li)(li)離(li)(li)子電池(chi)。鋰(li)(li)離(li)(li)子電池(chi)的(de)正極材(cai)(cai)料有很多種，主(zhu)要有鈷(gu)酸(suan)鋰(li)(li)、錳酸(suan)鋰(li)(li)、鎳酸(suan)鋰(li)(li)、三元材(cai)(cai)料、磷(lin)酸(suan)鐵鋰(li)(li)等。其中鈷(gu)酸(suan)鋰(li)(li)是目前絕大(da)(da)多數鋰(li)(li)離(li)(li)子電池(chi)使(shi)用的(de)正極材(cai)(cai)料，而(er)其它正極材(cai)(cai)料由干多種原大(da)(da)，目前在市場(chang)上還(huan)沒(mei)有大(da)(da)量生產。磷(lin)酸(suan)鐵鋰(li)(li)也(ye)是其中一(yi)種鋰(li)(li)離(li)(li)子電池(chi)。從材(cai)(cai)料的(de)原理上講，磷(lin)酸(suan)鐵鋰(li)(li)也(ye)是一(yi)種嵌(qian)入/脫嵌(qian)過程，這(zhe)一(yi)原理與鈷(gu)酸(suan)鋰(li)(li)，錳酸(suan)鋰(li)(li)完全相同(tong)。

磷酸鐵鋰(li)性能特(te)點

1.高能量密度(du)

-其(qi)理論比容(rong)量為(wei)170mAh/g，產品實際比容(rong)量可(ke)超過140mAh/g(0.2C25°℃);

2.安全性

一是目前(qian)最安(an)全的鋰離子電池正極材(cai)料:不含任何對人體(ti)有害的重金(jin)屬元素;

3.壽(shou)命長