LiFePO4的工作温度探讨+文献综述+开题报告(6)
水热法是以水为溶剂，在高温高压下进行的化学反应。Yang等以通过水热法制备出纯相的LiFePO4。Shiraishi等采用水热法(水热合成后 400oe热处理lh)制得LiFePO4。Meligrana等以C19H42BrN为表面活性剂，制备出倍率性能良好的LiFePO4，0.1C下放电容量达150mAh/g，在10C倍率下容量达110mAh/g。Dokko等研究发现，170度水热合成的LiFePO4容量仅为130mAh/g，400度热处理后容量增加到150mAh/g。水热法制备的材料颗粒细小，尺寸分布均匀，制备过程简单，但对设备有求较高，需要耐高温、耐腐蚀的高压反应釜。
喷雾干燥法是一种将锂源、磷源、铁源和碳源溶于溶液中充分混合，通过喷雾干燥得到均匀混合的前驱体，再将前驱体进行热处理后得到LiFePO4产物的方法。该方法前驱体混合均匀，产物颗粒分布均匀且粒径可控，易于产业化。
（2） 材料配方优化
在优化配方方面，主要研究方向是导电添加剂的优化，包括:碳包覆、金属包覆、无机化合物包覆、有机物包覆等。
碳包覆是目前实际生产中使用最多的一种方法，由Ravet等首先发现并报道。此后，众多研究人员对这种方法进行了改进。Kim等分别用橄榄油、豆油和黄油为碳源，制备碳包覆的纳米级LiFePO4，2C倍率下放电容量达150mAh/g。WLI等得到LiFePO4/纳米多孔碳复合正极材料，并用该材料设计制做了高能量的锂离子电池。Bhuvaneswari等用碳纳米纤文包覆LiFePO4，提高了材料的导电性，在o.lC倍率下放电140mAh/g。另外，chung等报道了液相粉末合成法制备无定形纳米碳网包覆的LiFePO4，性能较好。
而用于包覆LiFePO4颗粒的金属主要有Nb、Au、Ag等。Delacourt等以Nb(OC6H5)5为原料制备Nb包覆的LiFePO4/C，电化学性能较好。Mi等采用Ag+C混合包覆的方法，制备的 LiFePO4/(Ag+C)材料颗粒细小且均匀，0.5C容量分别达160.5mAh/g(共沉淀法)，162.1mAh/g(溶胶凝胶法)。
（3） 材料掺杂改性
为了提高LiFePO4的本征电导率或里离子扩散系数，有学者提出在LiFePO4中掺杂其他元素的方法。
（4） 高低温性能的研究
目前，关于LiFePO4高低温性能的研究较少，尤其是低温性能的报道更是屈指可数。众所周知，电动工具和电动汽车的应用环境复杂，温度变化很大。不同的季节，不同的地域，不同的使用时段，电池的环境温度并不相同，往往低温达到-20度，高温则可能超过60度。因此，复杂的应用环境对LiFePO4材料的综合性能提出了更高的要求，在不同温度下的特性研究是推动LiFePO4电池的大规模生产和使用的基础性工作，对这种材料的应用具有十分重要的指导意义。当前，关于LiFePO4高低温性能的研究更多地关注于高温循环性能和存贮性能的表征和改善。LiFePO4高温下工作和存贮的问题主要表现在Fe2+的溶解现象，因此许多研究都是围绕如何减少或抑制Fe2+的溶解而开展。例如Iltchev等通过原子吸收光谱研究了LiFePo4和LiMn2O4在高温存放时Fe2+/Mn3+溶解情况，发现溶解性LiFePO4低于LiMn2O4，并且在85度下Fe2+/Mn3+明显比60度时增加。Zaghib等研究了在采用超导量子干涉测磁技术控制杂相的情况下，LiFePO4/C于60度放电的循环稳定性较好，200次循环之后，在负极上没有Fe2+溶解现象发生。Koltypin等对比了溶胶凝胶法、固相法和水热法制备的LiFePO4在60度下的铁离子溶解性，发现溶胶凝胶法制备的材料在高温存放时铁溶解程度最低。chang等研究了TiO2包覆对LiFePO4电池在55度下1C倍率循环性能的影响。Ti4+在颗粒表面优先溶解，并在负极表面沉积。在SEI膜形成过程中，Ti4+起催化作用。因此，对于LiFePO4/Li电池体系来说，TiO2包覆能够改善循环性能，而在LiFePO4/C体系中TiO2包覆反而降低电池的循环稳定性。此外，chang等在MCMB负极表面真空溅射一层厚度为30-50nm的金属层，其中Au和Cu镀层能够显著减少容量衰减，分析原因是这两种金属在负极表面形成一层 Fe2+滤网，当Fe2+从正极溶解到达负极表面时，滤网层会收集Fe2+，从而防止Fe2+参与催化SEI膜的形成。
下一篇：直接还原炼铁试验电炉的设计