LiFePO4/C磷酸铁锂材料的制备及电化学性能研究(5)
2.5.1 固相反应法
固相反应法是一类传统的陶瓷合成方法，这种方法简单，易于工业化，但由于经过了高温煅烧，所合成的粉体往往团聚严重。因此，利用这种方法所制备的LiFePO4产物，一般需要经过研磨过程来降低团聚，改善颗粒的分散性能。而研磨过程又会导致产物结晶性的降低，进而造成较低电化学性能。为了改善研磨后的结晶性和获得较高的电化学充放电性能，一般要经过二次煅烧，这将导致工艺冗长、复杂，合成时间较长。
2.5.2 溶胶—凝胶法
溶胶一凝胶法能使原料在原子或分子水平上均匀混合，在较低的温度下煅烧就可以实现产物的合成。相比于固相反应合成的粉体，溶胶凝胶法所合成的粉体不仅颗粒较小，而且具有良好的分散性[3]。胶一凝胶法的优点是前驱体溶液化学均匀性好、凝胶热处理温度低、粉体颗粒粒径小而且分布窄、粉体烧结性能好、反应过程易于控制、设备简单，但是干燥收缩大、工业化生产难度较大、合成周期较长[15]。
2.5.3 微波法
微波法通过吸收的电磁能量来实现自我加热，反应物直接吸收微波能量，加热过程是非常快速并且均匀的。因此具有加热时间短，加热均匀的特点。其基本原理是使用活性炭作为微波接收载体，这样不仅能迅速加热，还能给予还原性气氛以防止二价铁氧化。此外活性炭价格便宜，可重复性好，所以这个过程是非常经济的，并且不需要还原性气体或惰性气体保护[16]。
2.5.4 喷雾热分解法
喷雾热分解法是一种非常有效的，短时间内制备结晶性良好，精细颗粒的合成方法，与常规的固态法制备的颗粒相比，喷雾热分解法制备的粒径分布窄，尺寸从微米到亚微米范围内可控，产品纯度高，并且粉末的合成过程容易控制。喷雾热分解系统包括液滴发生器，石英反应器和粉末收集器，超声喷雾发生器一般含有吹冰个振动器以便于产生大量的液滴，这些液滴通过载体气体进入高温管式反应器中进行，而后液滴和粉末在石英管反应器中蒸发，分解和结晶，最终得到产物。此外，喷雾热解法制备过程中引入碳源能改善磷酸铁锂颗粒的形貌，平均尺寸和电化学性能[16]。
2.5.6 水/溶剂热合成法
采用水/溶剂热法合成LiFePO4正极材料。水/溶剂热法合成氧化物晶体材料的基本原理是在密闭系统中，以水/溶剂作为反应介质，通过对反应釜进行加热产生高温高压的环境，使得正常条件下难溶或不溶的物质溶解，脱水、缩聚而析出晶核并生长。水热法有很多独特优势：(1)反应过程的热应力低，在该环境下晶体生长错密度低；(2)在较低的温度下反应，产物无需进一步高温处理即可得到纯相物质；(3)反应参数易于调控，从而实现调控产物尺寸和微观形貌；(4)高温高压环境下，溶质扩散速率加快，利于晶体生长和快速的反应。溶剂热法以有机溶剂替代水作为反应介质，利用有机溶剂不同的物理化学性质，扩展了水热法的应用范围[16]。
除此此外，还有冷冻干燥法、熔盐法、水淬法等，同时人们采用两种及以上复合的方法如高能球磨结合喷雾干燥法、喷雾干燥碳热法、微波加速溶胶凝胶法等方法。
2.6 LiFePO4材料的改性
为了提高LiFePO4的综合性能，使其能够应用于动力汽车用和储能用锂离子电池中，人们做了大量的研究。目前性能的改善主要从提高材料电子导电性和提高离子扩散速率两个方面着手，具体包括掺杂、表面改性、颗粒纳米化等手段。