什么是磷酸亚铁锂组成技能?

LiNil／3Co1／3Mnl／302可当作LiNi02和LiCoO2的固溶体，兼有LiNiO2和LiCoO2的长处，一度被人们认为是最有或许替代LiCoO2的新式正极资料，但仍存在组成条件较为严苛(需求氧气气氛)、安全性较差等缺陷，归纳功能有待改进；一起因为含较多宝贵的Co，本钱也较高。

尖晶石LiMn2O4本钱低，安全性好，但循环功能尤其是高温循环功能差，在电解液中有必定的溶解性，贮存功能差。

新式的三元复合氧化物镍钴锰酸锂(LiNil／3Co1／3Mnl／302)资料会集了LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等资料的各自长处：本钱与LiNil／3Co1／3Mnl／3O2适当，可逆容量大，结构安稳，安全性较好，介于LiNi0.8Co0.2O2和LiMn2O4之间，循环功能好，组成简单；但因为含较多宝贵的Co，本钱也较高。

对中大容量、中高功率的锂离子电池来说，正极资料的本钱、高温功能、安全性非常重要。上述LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4及其衍生物正极资料尚不能满足要求。因而，研讨开发能用于中大容量、中高功率的锂离子电池的新式正极资料成为当时的热门。

正交橄榄石结构的LiFePO4正极资料已逐步成为国内外新的研讨热门。开始研讨标明，该新式正极资料会集了LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4及其衍生物正极资料的各自长处：不含宝贵元素，质料廉价，资源极大丰富；作业电压适中(3.4V)；渠道特性好，电压极平稳(可与稳压电源比美)；理论容量大(170mAh／g)；结构安稳，安全功能极佳(O与P以强共价键结实结合，使资料很难析氧分化)；高温功能和热安稳性显着优于已知的其它正极资料；循环功能好；充电时体积缩小，与碳负极资料配合时的体积效应好；与大多数电解液体系相容性好，贮存功能好；无毒，为真实的绿色资料。与LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4及其衍生物正极资料比较，LiFePO4正极资料在本钱、高温功能、安全性方面具有杰出的优势，可望成为中大容量、中高功率锂离子电池首选的正极资料。该资料的工业化和遍及使用对下降锂离子电池本钱，进步电池安全性，扩展锂离子电池工业，促进锂离子电池大型化、高功率化具有非常严重的含义，将使锂离子电池在中大容量UPS、中大型储能电池、电动工具、电动汽车中的使用成为实践。

但是，磷酸铁锂存在两个显着的缺陷，一是电导率低，导致高倍率充放电功能差，实践比容量低；二是堆积密度低，导致体积比容量低。这两个缺陷阻止了该资料的实践使用。

当时，人们的研讨注意力会集在处理磷酸跌锂电导率低这一范畴，并获得了严重进展。采纳的改进办法主要有：

(1)往磷酸铁锂颗粒内部掺入导电碳资料或导电金属微粒，或许往磷酸铁锂颗粒外表包覆导电碳资料，进步资料的电子电导率。

(2)往磷酸铁锂(1iPePO4)晶格中掺入少数杂质金属离子，如Mg2＋、TI4＋、Zr4＋、Nb5+，替代一部分Li+广的方位，从而使磷酸铁锂本征半导体转变为n型或p型半导体，明显进步了资料的电子电导率。

(3)往磷酸铁锂中掺入Mn2+等杂质元素，替代一部分Fe2+的方位，增大磷酸铁锂的晶胞参数，进步资料的锂离子电导率。

(4)选用溶胶凝胶法、液相组成法等新工艺，减小磷酸铁锂晶粒的巨细，乃至组成纳米磷酸铁锂，尽量缩短Li+的扩散距离，表观上进步了资料的锂离子电导率和资料使用率。

但是，磷酸铁锂堆积密度低的缺陷一向遭到人们的忽视和逃避，没有得到处理，阻止了资料的实践使用。钴酸锂的理论密度为5.1g/cm3，产品钻酸锂的振实密度一般为2.0-2.4g/cm3；而磷酸铁锂的理论密度仅为3.6g／cm3，自身就比钴酸锂要低得多。为进步导电性，人们掺入导电碳资料，又明显下降了资料的堆积密度，使得一般掺碳磷酸铁锂的振实密度只要1.0-1．2g/cm3。如此低的堆积密度使得磷酸铁锂的体积比容量比钴酸锂低许多，制成的电池体积将非常巨大，不只毫无优势可言，并且很难使用于实践。

因而，进步磷酸铁锂的堆积密度和体积比容量对磷酸铁锂的实用化具有决议含义。粉体资料的颗粒描摹、粒径及其散布直接影响资料的堆积密度。举例来说，Ni(OH)2是用于镍氢电池和镍镉电池的正极资料。曾经，人们选用片状的Ni(OH)2，其振实密度只要1.5—1.6g／cm3；

现在选用的球形Ni(OH)2的振实密度可达2.2—2.3g/cm3；球形Ni(OH)2已基本上替代了片状的Ni(OH)2，明显进步了镍氢电池和镍镉电池的能量密度。本实验室学习高密度球形Ni(OH)2的研讨成果，开发成功了锂离子电池高密度球形系列正极资料，包含LiCoO2、liMn2O4、 LiNi0.8Co0.2O2、LiNil／3Co1／3Mnl／3O2等。其间LiCoO2、LiNi0.8Co0.2O2的振实密度已可到达2，9g/cm3，远高于产品化的同类资料。研讨和实践使用标明，球形产品不只具有堆积密度高、体积比容量大等杰出长处，并且还具有优异的流动性、涣散性和可加工*能，非常有*利于制造正极资料浆料和电极片的涂覆，进步电极片质量；此外，相对于无规矩的颗粒，规矩的球形颗粒外表比较简单包覆完好、均匀、结实的润饰层，因而球形产品更有期望经过外表润饰进一步改进归纳功能。

在此基础上，咱们提出：球形化是锂离子电池正极资料的发展方向。现在国内外报导的．LiFePO4正极资料都是由无规矩的颗粒组成的，粉体资料的堆积密度和能量密度较低。因而，本项目致力于LiFePO4资料颗粒的球形化，经过颗粒的球形化来进步资料的堆积密度和体积比容量；在此基础上，发挥球形资料易于外表包覆的优势，进一步经过球形颗粒的外表润饰进步资料的归纳功能。在对LiFePO4资料颗粒的球形化和外表润饰的过程中，充沛学习、吸收、使用人们在进步磷酸铁锂的电导率方面已获得的优秀成果；终究制备出球形、高堆积密度、高体积比容量、高导电性的LiFePO4正极资料，使之能使用于中大容量、中高功率的锂离子电池，促进该资料的工业化。

现在，本研讨室选用二价铁盐或三价铁盐、磷酸或磷酸盐、氨水为质料，经过操控结晶技能组成高密度球形磷酸铁前驱体，再与锂源、碳源共混热处理，经过碳热还原法组成掺碳的高密度球形磷酸铁锂。该磷酸铁锂粉体资料由单涣散球形颗粒组成、粒径5-10um、堆积密度大(振实密度可达“-1.8g／cm3)、流动性好、可加工功能好，可逆容量140MLNg。