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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
(
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LiCoO、LiNiO以及LiMnO等,但由于钴有毒且资源有限,镍酸锂制备困
2224
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(LiFePO)能够可逆地嵌
4
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LiFePO的研究越来越多。
4
2.1磷酸铁锂的结构和性能
磷酸铁锂(LiFePO)具有橄榄石结构,为稍微扭曲的六方密堆积,其空间群是
4
P型,晶型结构如图2.1所示。
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图2.1磷酸铁锂的空间结构图
LiFePOFeOPOP
由八面体和四面体构成空间骨架,占据四面体位置,而
464
FeLiFeLi
和则填充在八面体空隙中,其中占据共角的八面体位置,则占据共边
的八面体位置。晶格一个FeO八面体与两个FeO八面体和一个PO四面体共边,
664
而PO四面体则与一个FeO八面体和两个LiO八面体共边。由于近乎六方堆积
466
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
32+3+
(3.6g/cm)Fe/Fe3.4V
对较高的理论密度。在此结构中,相对金属锂的电压为,
170mAh/gP-O-M
材料的理论比容量为·。在材料中形成较强的共价键,极大地
稳定了材料的晶体结构,从
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