积较小

,Li  的扩散路径增加 .经扫描电镜(SEM)观察发现,结晶颗粒大小随温度升高而增大.对

不同原料和合成工艺条件

,最佳锻烧温度有一定的差别,同时 Yamada 认为 500 为最佳合成温

度

,而 Takahashi 指出最佳温 度为 675,也有的研究者认为 700 为最佳温度值.虽然最佳烧结温

度的认定不同

,但这些研究均表明,LiFePO4 材料的电化学性能由材料的晶体结构决定,而材

料的微观结构

(如晶型、粒径分布 和形貌等)又与合成工艺有很大关系.因此,有必要深入系统

地研究合成过程中材料微观结构的变化

,以及合成工艺造成的微观结构和电化学性能之间的

关系

.高温固相法具有设备和工艺简单 ,制备条件易于控制,便于实现工业化等优点.若原料充

分研磨均匀

,并且在烧结结束后的降温过程中严格控制淬火速度,则能获得化学性能良好的粉

体

.此法的缺点是:  物相不均匀,形貌 不规则,晶体颗粒粒度分布范围较宽,且锻烧时间长.另外,

高温法常

LiFePO4  的改性研究以 Fe2+化合物为原料,其价格较 Fe3+化合物高很多且制备过

程需要惰性气氛

(如 N )保护,使成本增 加,因此,探 利用价格更低廉、原料更丰富的 Fe3+铁源

(如 Fe O )进行工艺改进也是大有途的
　　水热法
　　水热法是指在高温高压下

,在水或蒸汽流等流体中进行的有关化学反应的总称.它以可溶

性亚铁盐、锂盐和磷酸为

LiFePO4  中引入碳导电剂.他们采用在 LiFePO4 驱混合物原料,在水

热 条件

  下直 接合 成 LiFePO4 的方 法. 复 合材 中加 入有 机物 ,后 经热 处理 得到 碳包 覆的

LiFePO4 将 FeSO 、LiOH 和 H3PO4 按比例配成的混合溶液在高压釜内保温 5h(120   )合成了
LiFePO  粉体,XRD 和 氧 化还原滴定分析结果说明产物为单相的 LiFePO  ,平均粒径约为
3μm.在该合成研究中,使用氢氧化锂(LiOH)作沉淀剂,为使近 LiFePO4  的理论容量,在 5 C 大
倍率下放电

,也达到 120 反 应完全需要多消耗 200%的 LiOH,从而增加了原料的成本.选用其

它廉价沉淀剂

,如氨水等也是将来工艺改进的方向之一

　　与高温固相法相比

,水热法可直接合成 LiFePO  而无需惰性气体.这是由于氧气在水热体

系中的溶解度很小

,从而为 LiFePO4  的直接合成提供了一个惰性环境.并且产物晶型均一,粉

体粒径

 小,过程简单,但只限于少量粉体制备,若需扩大生产量,则受到诸多限制,特别是大型的

耐高温高压反应器的设计制造难度大

,造价也高,工业化生产难度较大

　　溶胶

-凝胶法

　　溶胶

-凝胶法制备 LiFePO4 是将金属(Li、Fe)无机盐或有机成分从而制备得到 LiFePO4

粉体

.Doeff 等采用 Fe(NO )  、H PO  及 CH COOLi 作为 驱体制得凝胶,然后在氮气保护气氛

下

600 烧结 4h 即可得到 LiFePO4 粉体采用溶胶-凝胶法以乙二醇为碳源,分别由二价铁源(草

酸亚铁

)和三价铁源(硝酸铁)制备出 LiFePO /C 的样品结果发现使用二价铁源得到的样品电

化学性能均好于三价

 中等焙烧温度(500     ≤T≤600  )得到的产物室温下的放电铁源所制得的

样品

.溶胶-凝胶法的优点是 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

体颗粒粒径小而且

 分布窄、粉体烧结性能好、反应过程易于控制并且设备简单但是干燥收缩

大、工业化生产难度较大、合成周期较长
　　共沉淀法
　　共沉淀法也是制备

LiFePO4  的一种常用方法.G. Arnold 等 采用液相共沉积法,通过控制

pH 值,在相应的盐溶液中共沉积出磷酸亚铁和磷酸锂驱体,将该驱体在 650~800 焙烧制得
LiFePO   .该材料在 0. 05C 和 0.5C 倍率充放电,比容量分别为 160mA ·h/g 和 145mA ·h/g.共沉
淀法制备的

LiFePO4 具有粒度小、活性大等优点,同时还可以缩短热处理的时间,减少能耗节

约成本

 .但是共沉淀阶段的 pH 值难以控制,Fe    容易氧化,影响了其实际应用

　　除了上述合成方法外还包括微波法及氧化还原合成法等方法来合成

LiFePO4 正极材

料

.LiFePO4 导电能力的改善目 主要有(非晶掺杂)加入导电添加剂提高表面电导率以及(晶相

掺杂

)掺杂金属 离子进入 LiFePO4  晶格以提高其本体电导率两种方式

　　碳掺杂