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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 化学电源 » 为什么正极材料是制LiFePO4,而不是FePO4。
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三个虫虫

新虫 (小有名气)

[求助] 为什么正极材料是制LiFePO4,而不是FePO4。 已有2人参与

1、为什么正极材料是制LiFePO4,而不是FePO4。
磷酸铁锂电池的工作时：
正极得电子：FePO4+ e+Li+=LiFePO4
负极失电子：Li-e=Li+  不知道这样理解对否。制备纯的LiFePO4作为正极材料的话，做初次充放电测试时，电池就只能充电了啊，为什么我在做充放电测试时候，会产生3.0V左右的电压。
相比较LiFePO4，FePO4不是应该更方便制备么，为什么要制备LiFePO4。
2、看文献，文献里一直说锂离子电池是浓度差电池，其实并不理解为何成为浓差电池。有简单理解的文献，或者书可以推荐理解么。
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1楼 2015-05-13 16:06:54
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liuwei2004

至尊木虫 (著名写手)

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三个虫虫: 金币+5, ★★★★★最佳答案 2015-05-14 19:41:53
1 FePO4和LiFePO4脱Li后的FePO4是两个物质，普通的FePO4完全不能嵌锂，这个有很多文献报道；另外正极材料在应用时是和石墨搭配的，而不是锂片，所以正极材料必须能先充电就是脱出Li离子，FePO4显然不行
2 电极片是有厚度的，集流体位置和电解液位置Li的浓度是不一样的，反应开始时，电解液位置的活性开始脱Li，而集流体位置的还没有反应，存在浓度差；同一个颗粒，颗粒表面反应了，中心还没反应，这也是种浓度差
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2楼2015-05-13 17:59:34
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langzhizhou

版主 (职业作家)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
三个虫虫: 金币+5, ★★★很有帮助 2015-05-14 19:40:52
1.  LZ说说的情况，是对于扣式电池而言，因为有锂片提供锂源..
而实际情况是在全电池里面，正极负责提供锂源...  假如正极是FePO4，锂离子从哪里来呢？
2.浓差电池，意思是，锂离子的浓度会随着充放电不断在正负极间脱嵌...
满电态电池负极的锂离子最多，而放电态电池，正极的锂离子最多...
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3楼2015-05-13 20:06:56
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liuwei2004

至尊木虫 (著名写手)
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7楼: Originally posted by 三个虫虫 at 2015-05-14 19:40:39
1.很多物质相对于锂都有电压，这个不明白啊。在做首次充放电的时候，正极LiFePO4要脱锂就得充电，我的电池的初始电压为2.5-3.0V，是不是应该在第一圈的时候调高充放电的电压。调节到“3.2-4.2V。等它冲完一圈电压之 ...

1 即使不是锂电材料的和锂片装配起来也是有开路电压的，不用，正极脱锂后才有容量，调节到开路电压也不会增加容量，开路电压只是个平衡状态，可以不用考虑
2 没错啊，先发生还原反应的是负极啊，LiFePO4中Fe2+氧化为FePO4中Fe3+，所以是正极；而石墨嵌锂时0价C变为C-1/6价，还原反应，所以是负极
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9楼2015-05-14 21:19:31
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三个虫虫

新虫 (小有名气)
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2楼: Originally posted by liuwei2004 at 2015-05-13 17:59:34
1 FePO4和LiFePO4脱Li后的FePO4是两个物质，普通的FePO4完全不能嵌锂，这个有很多文献报道；另外正极材料在应用时是和石墨搭配的，而不是锂片，所以正极材料必须能先充电就是脱出Li离子，FePO4显然不行
2 电极片是 ...

谢谢你的答案，明白一些了。
1.但是我在做充放电测试的时候，初始电压在2.8-3V左右，按理不是应该没有电压产生么，也就是你所说的应该首先充电，然后才放电么。为什么我的半电池有电压呢？
2.那如果我做的正极材料是LiFePO4(OH),那刚组装好半电池，是不是应该和LiFePO4相反，LiFePO4(OH)处于放电状态，正极嵌入锂，变为Li2FePO4(OH)，负极失去Li，Li变为Li+。是这样理解么？
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4楼2015-05-14 09:16:34
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三个虫虫

新虫 (小有名气)
引用回帖:
3楼: Originally posted by langzhizhou at 2015-05-13 20:06:56
1.  LZ说说的情况，是对于扣式电池而言，因为有锂片提供锂源..
而实际情况是在全电池里面，正极负责提供锂源...  假如正极是FePO4，锂离子从哪里来呢？
2.浓差电池，意思是，锂离子的浓度会随着充放电不断在正负极 ...

谢谢你的回答。
1.按照你的回答，在全电池里面，那负极材料应该是石墨么，还是应该是石墨和锂的符合材料呢？
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5楼2015-05-14 09:18:46
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liuwei2004

至尊木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
4楼: Originally posted by 三个虫虫 at 2015-05-14 09:16:34
谢谢你的答案，明白一些了。
1.但是我在做充放电测试的时候，初始电压在2.8-3V左右，按理不是应该没有电压产生么，也就是你所说的应该首先充电，然后才放电么。为什么我的半电池有电压呢？
2.那如果我做的正极材 ...

1. 半电池电压是物质相当于Li片的电压，不是氧化还原反应的电压，基本上很多物质相对于Li都有电压，就是开路电压，这个电压没什么意义
2. LiFePO4(OH)需要首次放电嵌锂的话，严格意义上讲他是负极材料，Li片被氧化成Li+
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6楼2015-05-14 12:44:01
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三个虫虫

新虫 (小有名气)
引用回帖:
6楼: Originally posted by liuwei2004 at 2015-05-14 12:44:01
1. 半电池电压是物质相当于Li片的电压，不是氧化还原反应的电压，基本上很多物质相对于Li都有电压，就是开路电压，这个电压没什么意义
2. LiFePO4(OH)需要首次放电嵌锂的话，严格意义上讲他是负极材料，Li片被氧化 ...

1.很多物质相对于锂都有电压，这个不明白啊。在做首次充放电的时候，正极LiFePO4要脱锂就得充电，我的电池的初始电压为2.5-3.0V，是不是应该在第一圈的时候调高充放电的电压。调节到“3.2-4.2V。等它冲完一圈电压之后，我再把电压调回2.5-4.2V。不知道你能能否明白我的意思、
2.电池的正负极不是应该以氧化还原电对来区分么？三价Fe被还原为二价Fe，他不是应该为正极么？
刚做电池的小白，多谢楼上二位的指点。
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7楼2015-05-14 19:40:39
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langzhizhou

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5楼: Originally posted by 三个虫虫 at 2015-05-14 09:18:46
谢谢你的回答。
1.按照你的回答，在全电池里面，那负极材料应该是石墨么，还是应该是石墨和锂的符合材料呢？...

全电池正极提供锂源，负极大部分都是石墨，硬碳之类的..
不会是石墨与锂的复合材料..

因为负极往往都是水性合成...有锂的话，也都消耗了..
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8楼2015-05-14 20:43:17
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三个虫虫

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8楼: Originally posted by langzhizhou at 2015-05-14 20:43:17
全电池正极提供锂源，负极大部分都是石墨，硬碳之类的..
不会是石墨与锂的复合材料..

因为负极往往都是水性合成...有锂的话，也都消耗了.....

谢谢你，我明白你的意思了。感谢！
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10楼2015-05-15 10:19:09
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