锂电正极材料磷酸铁锂制备方法

锂电正极材料磷酸铁锂的制备在一定程度上会影响材料性能。目前制备磷酸铁锂的方法很多,如高温固相反应法、碳热还原法以及尚未规模化的水热法、喷雾热解法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等。

1.高温固相反应法

高温固相反应法是制备磷酸铁锂是目前发展最为成熟也是使用最广泛的方法。将铁源、锂源、磷源按化学计量比均匀混合干燥后,在惰性气氛下,首先在较低温度(300~350℃)下烧结5~10h,使原材料初步分解,然后再在高温(600~800℃)下烧结10~20h得到橄榄石型磷酸铁锂。

高温固相法合成磷酸铁锂工艺简单,制备条件容易控制,缺点是晶体尺寸较大,粒径不易控制、分布不均匀,形貌也不规则,产品倍率特性差。

锂电池图片

2.碳热还原法

碳热还原法是在原材料混合中加入碳源(淀粉、蔗糖等)做还原剂,通常和高温固相法一起使用,碳源在高温煅烧中可以将Fe3+还原为Fe2+,避免了反应过程中Fe2+变成Fe3+,使合成过程更加合理,但是反应时间相对较长,对条件的控制更为严苛。

3.喷雾热解法

喷雾热解法是一种得到均匀粒径和规则形状的磷酸铁锂粉体的有效手段。前驱体随载气喷入450~650℃的反应器中,高温反应后得到磷酸铁锂。喷雾热解法制备的前驱体雾滴球形度较高、粒度分布均匀,经过高温反应后会得到类球形的磷酸铁锂。磷酸铁锂球形化有利于增加材料的比表面积,提高材料的体积比能量。

4.水热法

水热法属于液相合成法,是指在密封的压力容器中以水为溶剂,通过原料在高温高压的条件下进行化学反应,经过滤洗涤、烘干后得到纳米前驱体,最后经高温煅烧后即可得到磷酸铁锂。水热法制备磷酸铁锂具有容易控制晶型和粒径,物相均一,粉体粒径小,过程简单等优点,但需要高温高压设备,成本高,工艺比较复杂。

除上述方法外还有共沉淀法、溶胶-凝胶法、氧化-还原法、乳化干燥法、微波烧结法等多种方法。

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