1 / 7 磷酸铁锂的生产工艺与技术路线选择 锂离子电池作为一种高性能的二次绿色电池，具有高电压、高能量密度(包括体积能量、质量比能量)、低的自放电率、宽的使用温度范围、长的循环寿命、环保、无记忆效应以及可以大电流充放电等优点。锂离子电池性能的改善，很大程度上决定于电极材料性能的改善，尤其是正极材料。目前研究最广泛的正极材料有LiCoO2、LiNiO2 以及LiMn2O4 等，但由于钴有毒且资源有限，镍酸锂制备困难，锰酸锂的循环性能和高温性能差等因素，制约了它们的应用和发展。因此，开发新型高能廉价的正极材料对锂离子电池的发展至关重要。 1997 年，Padhi 等报道了具有橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4)能够可逆地嵌脱锂，且具有比容量高、循环性能好、电化学性能稳定、价格低廉等特点，是首选的新一代绿色正极材料，特别是作为动力锂离子电池材料。磷酸铁锂的发现引起了国内外电化学界不少研究人员的关注，近几年，随着锂电池的越来越广的应用，对LiFePO4 的研究越来越多。 2.1 磷酸铁锂的结构和性能 磷酸铁锂(LiFePO4)具有橄榄石结构，为稍微扭曲的六方密堆积，其空间群是Pmnb 型，晶型结构如图2.1所示。 图2.1 磷酸铁锂的空间结构图 LiFePO4 由 FeO6 八面体和 PO4 四面体构成空间骨架，P 占据四面体位置，而Fe 和 Li则填充在八面体空隙中，其中Fe 占据共角的八面体位置，Li则占据共边的八面体位置。晶格一个FeO6 八面体与两个FeO6 八面体和一个PO4 四面体共边，而PO4 四面体则与一个FeO6 八面体和两个LiO6 八面体共边。由于近乎六方堆积的氧原子的紧密排列，使得锂离子只能在二维平面上进行脱嵌，也因此具有了相对较高的理论密度(3.6g/cm3)。在此结构中，Fe2+/Fe3+相对金属锂的电压为3.4V，材料的理论比容量为170mA·h/g。在材料中形成较强的P-O-M共价键，极大地稳定了材料的晶体结构，从而导致材料具有很高的热稳定性。 磷 酸 铁 锂 的 生 产 工 艺 与 技 术 路 线 选 择 --第 1页磷 酸 铁 锂 的 生 产 工 艺 与 技 术 路 线 选 择 --第 1页2 / 7 Wang 等对LiFePO4 的电化学性能做了详细的分析，图2.2是LiFePO4 的循环载荷伏安图，在C-V图中形成两个峰，在阳极扫描时Li+从LixFePO4 结构中脱出，在3.52V形成氧化峰；当在4.0～3.0扫描时Li+嵌入到LixFePO4 结构中，相应的在3.32V形成还原峰；C-V曲线中的氧化还原峰表明在L iFePO4 电极上发生着可逆的锂离子...
