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【電(dian)池百科】磷酸鐵鋰(li)超全基礎知(zhi)識介(jie)紹(shao)

磷酸鐵鋰簡介(jie)

一、什(shen)么是磷酸鐵鋰(li)

01磷酸鐵鋰(li)的(de)優點與缺點

02如(ru)何改(gai)善(shan)缺點

03如何獲得(de)磷酸鐵鋰

二、什么是磷酸鐵鋰?

01磷酸鐵鋰(li)是一種無機(ji)化合物

02屬于正交晶系橄欖石(shi)型結構(gou)，空間群為(wei)Pnma

03磷酸鐵鋰用于鋰離子電池正極材料

04其理論比(bi)(bi)容(rong)量為170mAh/g，產品實際比(bi)(bi)容(rong)量可超過140mAh/g

05主(zhu)要應用(yong)在動力電(dian)池(chi)方面(mian)(HEV,EV,電(dian)動工(gong)具)

三、磷酸(suan)鐵鋰(li)晶體結構

四、磷酸鐵鋰的優點

01原料來源豐(feng)富、價廉

02環境友好，不含任(ren)何對人(ren)體有(you)害的重金屬元素

03熱穩定(ding)性好(hao)

04循環性(xing)能(neng)好(在100%DOD條件下，可以充(chong)放(fang)電2000次以上)

熱穩定性好

循(xun)環性(xing)能好

五、磷酸鐵(tie)鋰的(de)缺點(dian)

01電子導電率(lv)低

02離子擴(kuo)散系數低(di)

03振實密度不高

04合成(cheng)成(cheng)本略高

六、如何改善缺點(dian)

01碳(tan)包(bao)覆改(gai)善電子導電性

02添加金屬粒(li)子

03導電有機物(wu)包覆

04摻雜(za)金屬離子(zi)改善(shan)電(dian)子(zi)導(dao)電(dian)性

05合成小(xiao)粒度材料減少擴(kuo)散距離

06合(he)成粒度可控(kong)的類球形(xing)顆粒

七、碳(tan)包覆技術(shu)

      原料混合(he)式加入

01直接加入碳:石墨、炭黑、乙炔(gui)黑等(deng)

02熱解后(hou)能轉變為(wei)碳的(de)物質:葡萄(tao)糖(tang)(tang)、蔗(zhe)糖(tang)(tang)、白糖(tang)(tang)、聚(ju)(ju)丙(bing)(bing)烯、聚(ju)(ju)丙(bing)(bing)烯酰胺、聚(ju)(ju)丙(bing)(bing)烯酸鋰、聚(ju)(ju)乙(yi)烯醇(chun)(chun)、檸檬酸、煤油(you)、B-環糊精、乙(yi)醇(chun)(chun)和酚醛樹脂等

八(ba)、碳包覆技術

      燒(shao)結結束時加(jia)入(ru)

01在磷酸(suan)鐵(tie)鋰燒結束后的降溫(wen)階(jie)段，對其噴灑甲(jia)醇，甲(jia)醇受熱分解碳化，在磷酸(suan)鐵(tie)鋰表面形成碳膜

九、添加金屬(shu)粒(li)子

01利用銀(yin)鏡反應在磷酸鐵鋰表面鍍(du)銀(yin)

02直接在混料時加(jia)入銀或銅的(de)顆(ke)粒

十、導電(dian)有(you)機物包覆

01在(zai)磷(lin)酸鐵鋰的(de)表面聚(ju)合聚(ju)吡咯(ge)、聚(ju)塞吩、聚(ju)苯胺(an)等(deng)導電有機物

十一(yi)、摻雜金屬離子(zi)

十(shi)二、如何獲得磷(lin)酸鐵(tie)鋰

01自然(ran)界中的磷鐵鋰礦

02人(ren)工合成

固相法

高(gao)溫固相反應法

碳熱還原法(fa)

微(wei)波(bo)合成法(fa)

液(ye)相法

溶膠(jiao)-凝膠(jiao)法

水(shui)熱合成法

液相共沉淀法

十三(san)、高溫固相反應(ying)法

01固相反(fan)應法是目(mu)前制備磷酸(suan)鐵鋰最常(chang)用、最成(cheng)熟(shu)的(de)方法，也是最容(rong)易實(shi)現產(chan)業化的(de)方法之(zhi)一(yi)。

優點:工藝簡單，易實現產業化

缺(que)點:原料(liao)不易混合(he)均勻

十(shi)四、高溫固相反應法(fa)典型(xing)工(gong)藝

以(yi)碳酸(suan)鋰、草酸(suan)亞鐵和磷酸(suan)二氫氨為原料，按化(hua)學(xue)計量比(bi)混(hun)合(he)研磨(mo)混(hun)合(he)均勻后(hou)在惰(duo)性氣(qi)氛(氬氣(qi)、氮(dan)氣(qi))的(de)保(bao)護下高溫燒結(jie)制備磷酸(suan)鐵鋰。

十五、碳熱(re)還原法(fa)

01碳熱(re)還原法(fa)廣泛(fan)應(ying)用于(yu)冶金(jin)工業

02該方法的優勢在于合(he)成過程中(zhong)能產生強烈(lie)的還原氣氛(fen)，可以用三(san)價鐵的化合(he)物作為鐵源，進一(yi)步(bu)降低了成本

十六、碳熱(re)還原(yuan)法典型工藝

01以磷酸(suan)(suan)二(er)氫(qing)鋰(li)、三氧化(hua)二(er)鐵(tie)和高分子聚合物原料按化(hua)學計量(liang)比混合研磨混合均勻后在惰(duo)性氣氛的保護(hu)下(xia)高溫燒結制備磷酸(suan)(suan)鐵(tie)鋰(li)。

02在(zai)合(he)成過(guo)(guo)程(cheng)中利用高分(fen)(fen)子聚合(he)物的(de)分(fen)(fen)解產物，在(zai)合(he)成過(guo)(guo)程(cheng)中實現三價(jia)鐵的(de)還原(yuan)和磷酸鐵鋰的(de)原(yuan)位(wei)碳(tan)包覆(fu)。

十七、碳熱還原法優點

01高分子聚合(he)物(wu)的(de)分解產物(wu)(原(yuan)子態H和(he)C)具有(you)高于(yu)固態碳材料的(de)還(huan)原(yuan)能力，從而可以降(jiang)低(di)合(he)成溫度、縮短(duan)反應(ying)時間

02高分子聚合物分解的碳在反應系(xi)統(tong)中呈原(yuan)子級分散狀態(tai)，從而可實現對合成產(chan)物的均(jun)勻包覆

03原(yuan)位包覆的碳膜(mo)降低了磷(lin)酸鐵(tie)鋰(li)顆(ke)粒的長大速(su)度(du)

十八、常(chang)用原材料

01鋰源:碳(tan)酸鋰、氫(qing)氧化(hua)鋰、磷酸二氫(qing)

02鐵(tie)(tie)源:草酸亞鐵(tie)(tie)、醋酸亞鐵(tie)(tie)、磷酸鐵(tie)(tie)、氧化(hua)鐵(tie)(tie)

03磷酸根(gen):磷酸氫銨(an)、磷酸二氫銨(an)、磷酸銨(an)

04碳源:葡萄(tao)糖(tang)、蔗糖(tang)、碳石墨(mo)、酚醛樹脂(zhi)、碳黑(hei)等

磷(lin)酸鐵鋰

磷酸(suan)鐵鋰電極材(cai)料(liao)主(zhu)要用(yong)于(yu)各種鋰離子電池.自1996年(nian)日(ri)本的(de)(de)NTT首次揭(jie)露AyMPO4(A為(wei)堿(jian)金屬(shu)，M為(wei)CoFe兩者之(zhi)組合:LiFeCOPO4)的(de)(de)橄欖石(shi)結構(gou)的(de)(de)鋰電池正極材(cai)料(liao)之(zhi)后(hou)，1997年(nian)美(mei)(mei)國德(de)克薩斯州(zhou)立大學JohnB.Goodenough等研究群，也接著報導了(le)LiFePO4的(de)(de)可逆性(xing)(xing)地(di)遷入脫出鋰的(de)(de)特性(xing)(xing)，美(mei)(mei)國與(yu)日(ri)本不約而同地(di)發表橄欖石(shi)結構(gou)(LiMPO4)，使得(de)該材(cai)料(liao)受到了(le)極大的(de)(de)重視，并(bing)引(yin)起廣泛的(de)(de)研究和迅速的(de)(de)發展(zhan)。與(yu)傳統的(de)(de)鋰離子二(er)次電池正極材(cai)料(liao)，尖晶(jing)石(shi)結構(gou)的(de)(de)LiMn204和層(ceng)狀結構(gou)的(de)(de)LiCoO2相比，LiMPO4的(de)(de)原物料(liao)來源更廣泛、價(jia)格更低廉(lian)且無(wu)環境(jing)污(wu)染。

磷酸鐵鋰(li)功(gong)能用(yong)途

磷酸(suan)鐵鋰(li)(li)(li)(li)(li)電(dian)池(chi)(chi)是指用(yong)磷酸(suan)鐵鋰(li)(li)(li)(li)(li)作為正(zheng)極材料(liao)(liao)的(de)鋰(li)(li)(li)(li)(li)離子電(dian)池(chi)(chi)。鋰(li)(li)(li)(li)(li)離子電(dian)池(chi)(chi)的(de)正(zheng)極材料(liao)(liao)有(you)很多種(zhong)，主要有(you)鈷(gu)酸(suan)鋰(li)(li)(li)(li)(li)、錳酸(suan)鋰(li)(li)(li)(li)(li)、鎳酸(suan)鋰(li)(li)(li)(li)(li)、三元材料(liao)(liao)、磷酸(suan)鐵鋰(li)(li)(li)(li)(li)等。其(qi)中鈷(gu)酸(suan)鋰(li)(li)(li)(li)(li)是目前絕大多數鋰(li)(li)(li)(li)(li)離子電(dian)池(chi)(chi)使用(yong)的(de)正(zheng)極材料(liao)(liao)，而其(qi)它正(zheng)極材料(liao)(liao)由(you)干多種(zhong)原(yuan)大，目前在市(shi)場(chang)上還(huan)沒有(you)大量(liang)生產(chan)。磷酸(suan)鐵鋰(li)(li)(li)(li)(li)也是其(qi)中一(yi)種(zhong)鋰(li)(li)(li)(li)(li)離子電(dian)池(chi)(chi)。從(cong)材料(liao)(liao)的(de)原(yuan)理上講，磷酸(suan)鐵鋰(li)(li)(li)(li)(li)也是一(yi)種(zhong)嵌入/脫(tuo)嵌過(guo)程，這一(yi)原(yuan)理與鈷(gu)酸(suan)鋰(li)(li)(li)(li)(li)，錳酸(suan)鋰(li)(li)(li)(li)(li)完全(quan)相同。

磷酸鐵鋰(li)性能特(te)點(dian)

1.高能量密度

-其(qi)理論比容量為170mAh/g，產品實(shi)際比容量可超過(guo)140mAh/g(0.2C25°℃);

2.安全(quan)性

一是(shi)目(mu)前最安全的鋰(li)離子電池(chi)正極材(cai)料:不(bu)含任(ren)何對(dui)人(ren)體有害的重(zhong)金屬元(yuan)素;

3.壽命長