磷酸铁锂的最新研究进展-1VIP免费

磷酸铁锂的最新研究现状王贵欣,刘严,康涵昌,陈妙,闫康平四川大学化学工程学院摘要：总结和分析了近年来LiFePO4的市场需求、合成方法与电化学性能，对LiFePO4的新型制备工艺进行了评述，阐述了修饰改性的最新研究成果，展望了未来的发展方向。关键词：电极材料;LiFePO4;市场;合成方法;改性中图分类号:TM91219文献标识码:ARecentdevelopmentofLiFePO4Abstract:Keywords:0.引言1.市场分析图1.混合电动车和电动车在未来销售市场中的预测[]。随着传统资源的枯竭和人们环保意识的增强，电动车或混合电动车引起了人们的极大关注，具有非常大的市场空间，如图1所示[]。仅美国在2050年就预计达到465百万辆电动车，而这些电动车对电池材料的需求非常大。统计数据表明，近几年来，我国锂离子电池产量平均以每年翻番的速度高速增长，盈利增长迅速。据专家预测，未来几年，随着一些骨干企业生产规模的继续扩充，动力车、电动工具、手机和笔记本电脑等便携产品的持续增长，中国锂离子电池产业仍将保持年均30%以上的增长速度，锂离子电池市场将会是一个金矿，到2020年，中国车用动力电池市场规模将达到数千亿元人民币。2.制备方法3.存在问题4.改性4.1碳包覆改性4.1.1处理方法和作用碳的包覆一般有这么两种处理方法,一是原碳包覆改性,这种方法就是直接把碳单质掺入反应前躯体的碳源中,另外一种方法叫做热解碳包覆改性,这种方法是在LiFePO4前躯体中加入含碳的有机物,在高温反应过程中使表面形成碳包覆层,该方法所产生的碳为热解碳,包覆层分布均匀,并且与机体结合紧密。一般来说，在制备碳掺杂LiFePO4/C复合材料的过程中，碳的掺杂一方面改善了活性材料颗粒间的电接触，改善了材料电导率；一方面为晶体的生长提供了晶核生长点，抑制了晶粒生长来控制粒径；同时，碳材的高温产物（如CO等）还起到了还原作用使Fe3+还原成Fe2+，保护Fe2+不被氧化。碳的掺杂却减小了材料的振实密度和体积能量密度，所以在不显著影响材料性能条件下应尽量减少材料的掺碳量。4.1.2不同碳源的影响刘会平等人[49]以三氧化二铁为铁源,以葡萄糖为碳添加剂,利用碳热还原法成功制备出了LiFePO4/C复合材料,研究结果表明,样品中含碳量为10%的LiFePO4/C复合材料为单一的橄榄石型晶体结构,碳的加入使得LiFePO4颗粒粒径减小。其在0.1C倍率下首次充放电达到了159.3mAh/g,30次循环后,容量只衰减了2.2%。于峰等人[50]以炭黑为碳源,采用喷雾干燥-碳热还原法制备出了多孔隙球形LiFePO4/C正极材料,在0.1C倍率充放电时容量为131.7mAh/g。OUXiuQin等人[51]用蔗糖为碳源,在750℃下煅烧得到的LiFePO4/C复合材料在0.1C倍率下充放电容量达到154.9mAh/g,经过50次循环后在室温下充放电容量还能到保持原来的98%，JiangfengNi等人[52]则用水热法制备出粒径为50~100nm的LiFePO4,然后用柠檬酸为碳源在600℃处理1h小时后制备出LiFePO4/C复合材料,该材料在0.1C倍率时充放电可达到162mAh/g,在1C时可达到154mAh/g,在5C时可达到122mAh/g。充分体现出良好的电化学性能。Huseyin等[13]以选取七种羟基酸和PEG为碳源，采用溶胶-凝胶法制备了LiFePO4/C，通过比较不同有机碳源对材料性能的影响表明：以酒石酸为碳源合成的材料具有较小的颗粒尺寸和最佳的电化学性能，在0.1C倍率下比容量达到160mAh/g。Hsu等[14]以柠檬酸为有机碳源，采用溶胶-凝胶法制备出纳米LiFePO4/C复合材料，比较热解温度对材料性能的影响表明：当热解温度为850℃时材料的电导率最高和电化学性能最好。Huang等[19]以硬脂酸为热解碳源，采用流变相反应合成LiFePO4/C复合材料，该材料在0.5、1.0C倍率下比容量分别达到160mAh/g和155mAh/g，接近理论比容量，在高达30C倍率下比容量仍能保持在93mAh/g，并表现出非常好的循环性能。Wang等[20]则通过先合成苯胺包覆的FePO4，再在含5%H2和95%Ar的弱还原性气氛下跟CH3COOLi混合，分两步煅烧，生成1～2nm厚碳包覆的核壳结构LiFePO4/C复合材料。在60C倍率的大电流下比容量达到80mAh/g，在0.1A/g电流密度下循环1100次容量衰减不到5%。碳源合成方法0.1C容量衰减葡萄糖碳热还原159.330次后2.2%碳黑喷雾干燥-碳热还原131.7蔗糖159.450次后2%七种羟基酸和PEG溶胶-...