磷酸鋰鐵電池正極材料生產(chǎn)方法

　　磷酸鋰鐵電池的磷酸鐵鋰(LiFePO。，簡(jiǎn)稱(chēng)LFP，也叫鋰鐵磷)是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，其工作原理和鋰離子電池是一樣的。

　　LiFePO4正確的化學(xué)式為L(zhǎng)iMPO4(M可以是任何金屬，如Fe，Co，Mn，Ti等)。

　　其物理結(jié)構(gòu)為橄欖石結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)來(lái)看，可以用在鋰離子電池的正極材料還有AyMPO4，Li1-xMFePO4，LiFePO4MO等都可以做正極材料。

　　其特色是不含貴重元素，原料價(jià)格低且磷，鐵，鋰在地球上的資源含量豐富，供料不會(huì)存在很大問(wèn)題。

　　除具有鋰電池的共性特點(diǎn)外，還有一些特有的優(yōu)點(diǎn)，比如其工作電壓適中(3.2V)，容量大(170mAh/g)，高放電功率，可快速充電且循環(huán)壽命長(zhǎng)(高達(dá)2000次)，在高溫與高熱環(huán)境樂(lè)的穩(wěn)定性高。

　　磷酸鋰鐵電池正極材料生產(chǎn)方法

　　1.碳熱還原法

　　碳熱還原法也是高溫固相法中的一種，是比較容易工業(yè)化的合成方法，多數(shù)以磷酸二氫鋰(LiHPO4)、三氧化二鐵(Fe2O3)或四氧化三鐵、蔗糖為原料，均勻混合后，在高溫和魚(yú)氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)下焙燒，碳將三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，也就是通過(guò)碳熱還原法合成磷酸鐵鋰。

　　優(yōu)點(diǎn)：解決了在原料混合加工過(guò)程中可能引發(fā)的氧化反應(yīng)，使合成過(guò)程更為合理，同時(shí)改善了材料的導(dǎo)電性。

　　缺點(diǎn)：反應(yīng)時(shí)間相對(duì)過(guò)長(zhǎng)，溫度難以控制，產(chǎn)物一致性要求的控制條件更為苛刻，難以適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)。

　　2.水熱合成法

　　水熱合成法屬于濕法范疇，它是以可溶性亞鐵鹽、鋰鹽和磷酸為原料，在水熱條件下直接合成LiFePO4，由于氧氣在水熱體系中的溶解度很小，水熱體系LiFePOA的合成提供了優(yōu)良的惰性環(huán)境。

　　優(yōu)點(diǎn)：水熱法可以在液相中制備超微細(xì)顆粒，原料可以在分子級(jí)混合。具有物相均勻、粉體粒徑小以及操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，且具有易量產(chǎn)、產(chǎn)品批量穩(wěn)定性好、原料價(jià)廉易得的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中不需要惰性氣氛。

　　缺點(diǎn)：水熟合成法制備的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中常常存在著鐵的錯(cuò)位，生成了亞穩(wěn)態(tài)FePO，影響了產(chǎn)物的化學(xué)及電化學(xué)性能。同時(shí)也存在粒徑不均勻、物相不純凈、設(shè)備投資大(耐高溫高壓反應(yīng)器的設(shè)計(jì)制造難度大，造價(jià)也高)或工藝較復(fù)雜的缺點(diǎn)。

　　3.另外，溶膠一凝膠合成法、液相共沉淀法、微波合成法等也應(yīng)用在制備LFP原材料上。

　　這些工藝都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，但目前通過(guò)改良工藝后，應(yīng)用比較廣泛的還是前3種，美國(guó)的A123和加拿大的Phostech公司采用固相法，美國(guó)的Valence公司采用碳熱還原法，LG化學(xué)利用連續(xù)水熱合成法。

　　在材料制備過(guò)程中，導(dǎo)電碳包覆是LiFePO2制備過(guò)程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。A123通過(guò)在箔體表面預(yù)先涂敷一層高品質(zhì)導(dǎo)電碳層，有效的降低了電池的內(nèi)阻，提升了磷酸鐵鋰電池的大倍率放電能力。