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【资源】关于磷酸亚铁锂结构与性能的总述（J Power Sources (2011)）
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Structure and performance of LiFePO4 cathode materials: A review Journal of Power Sources 196 (2011) LiFePO4 has been considered a promising battery material in electric vehicles. However, there are still a number of technical challenges to overcome before its wide-spread applications. In this article, the structure and lectrochemical performance of LiFePO4 are reviewed in light of the major technical requirements for EV batteries. The rate capability, capacity density, cyclic life and low-temperature performance of various LiFePO4 materials are described. The major factors affecting these properties are discussed, which include particle size, doping, carbon coating, conductive carbon loading and synthesis techniques. Important future research for science and engineering is suggested. 下载地址：http://good.gd/1056180.htm [ Last edited by zhaofeng3211 on 2011-3-19 at 22:53 ] |
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 纳米技术与能源及模拟 | 电池 |
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9楼2011-03-21 12:53:36
★★★★★ 五星级,优秀推荐
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高温固相法 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(如草酸亚铁FeC2O4·2H O)、磷酸盐(如磷酸氢二铵(NH4)2HPO4 )和锂盐(如碳酸锂Li2CO3)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：①粉体原料需要长时问的研磨混合，且混合均匀程度有限，掺杂改性效果较差；②要求较高的热处理温度和较长的热处理时间，能耗大；③产物在组成、结构、粒度分布等方面存在较大差别，易出现Fe的杂质相；④材料电化学性能不易控制；⑤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，惰性气体成本较高；⑥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。此外，氨气的产生不利于环保，应进一步增加尾气处理设备。 碳热还原法 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，多数以磷酸二氢锂、三氧化二铁或四氧化三铁、蔗糖为原料，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。 优点：解决了在原料混合加工过程中可能引发的氧化反应，使合成过程更为合理，同时改善了材料的导电性。 缺点：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，难以适应工业化生产。 水热合成法 水热合成法属于湿法范畴，它是以可溶性亚铁盐、锂盐和磷酸为原料，在水热条件下直接合成LiFePO4 ，由于氧气在水热体系中的溶解度很小，水热体系为LiFePO4 的合成提供了优良的惰性环境。 优点：水热法可以在液相中制备超微细颗粒，原料可以在分子级混合。具有物相均匀、粉体粒径小以及操作简便等优点，且具有易量产、产品批量稳定性好、原料价廉易得的优点。同时生产过程中不需要惰性气氛。 缺点：水热合成法制备的产物结构中常常存在着铁的错位，生成了亚稳态的FePO4 ，影响了产物的化学及电化学性能。同时也存在粒径不均匀、物相不纯净、设备投资大(耐高温高压反应器的设计制造难度大，造价也高)或工艺较复杂的缺点。 溶胶一凝胶合成法 溶胶一凝胶合成法是以铁的醇盐、锂盐和磷酸盐为原料，以有机物为螯合物、醇作为溶剂，制备均质的溶胶凝胶，经干燥后，于300～800℃ 煅烧数小时便可得到磷酸铁锂。 优点：前驱体溶液化学均匀性好(可达分子级水平)、凝胶热处理温度低、粉体颗粒粒径小且分布窄、粉体烧结性能好、反应过程易于控制、设备简单。 缺点：干燥收缩大、合成周期较长，同时制备的过程复杂，条件苛刻，成本高，所以工业化生产难度较大。此外金属醇盐价格昂贵，且醇盐的常用溶剂通常有毒。 液相共沉淀法 液相共沉淀法是先用氧化剂氧化Fe(Ⅱ)化合物制备FePO4 ，再用LiI还原制备LiFePO4 ，经热处理后得到LiFePO4 晶体。在生产阶段，特别是共沉淀阶段要注意防止Fe。 的氧化问题，另外控制溶液的pH值是获得纯相橄榄石的一个关键技术。 优点：具有活性大、粒度小且粒度分布均匀等特点，除此之外还可以降低热处理温度，缩短热处理时间，减少能耗。 缺点：此方法也因不同原料要求具有相似的水解或沉淀条件而限制了原料的选择范围，影响了其实际应用。一般采用H2O2、LiI和抗坏血酸等原料，不但原料选择范围较窄，而且增加了产品的成本和生产工艺的复杂程度。 微波合成法 以锂盐、磷酸盐、铁盐为原料，采用氢气保护，快速容易的制备了电化学性能良好的磷酸铁锂。 优点：具有反应时间短(3～10 min)、能耗低、合成效率高、颗粒均匀等优点。同时生产过程中利用活性炭吸收微波后产生的还原性气氛迅速加热前驱体，省去了通人惰性气体的过程。 缺点：反应原料磷酸盐选用磷酸二氢铵，不可避免的反应过程中会有氨气产生，不利于环保，只有通过尾气处理，同时增加工艺的复杂性；再者，生产过程难以控制，设备投入较大，也难以进行工业化生产。另外，氧化还原技术、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用于LiFePO4的合成。但是受到设备的限制，难以实现吨级批量的工业化生产。即使能小批量生产，成本也相对较高。 上述对比发现，液相法合成是在分子水平上均匀混合反应，具有产物的批次稳定、容易控制、合成路线易于调整、反应物可选择范围广等优点。但是制备工艺复杂或设备要求较高等原因，难以进行规模化生产。 现磷酸铁锂生产基本上还是采用固相法和碳热还原法两种，如美国的A123和加拿大的Phostech公司采用固相 法，美国的Valence公司采用碳热还原法。 |
8楼2011-03-21 10:10:19
11楼2011-03-21 16:12:32
14楼2012-06-22 08:38:02
