锂电池文献综述和参考文献(3)
7. 热稳定性好，能与电解液较好的匹配。
1.1.4 LiFePO4的结构
LiFePO4属于斜方/正交晶系，具有橄榄石型结构[4]，其空间群为Puma。每个LiFePO4晶胞中有四个LiFePO4单元，共28个原子，标准的LiFePO4单位晶格常数为a=4.699（1）Å、b=5.998（1）Å、c=10.332（2）Å，单位晶格的体积为291.2Å3[10]。在LiFePO4晶体结构中，O原子近似呈吹冰方紧密堆积，P原子与四个O原子通过共价键结合，构成聚阴离子团（PO43-），呈 PO4四面体；Li 原子与吹冰个O原子通过共价键结合，呈LiO6八面体，且Li原子位于 LiO6八面体的 4a 位置；Fe原子与吹冰个O原子通过共价键结合，呈 FeO6八面体，且 Fe 原子位于 LiO6八面体的4c位置。从b轴方面上看，FeO6八面体在 b-c 面共用顶点，且相互连接；LiO6八面体在b轴方向共边，呈z字型链，构成锂离子脱嵌或嵌入通道；一个FeO6八面体分别与两个LiO6八面体及一个FeO6八面体共边，同时，一个PO4四面体与两个LiO6八面体共边[11]。图1.3为LiFePO4晶体结构示意图。
LiFePO4中 Li 发生脱嵌，形成 FePO4，其晶体结构与 LiFePO4相同，都属于橄榄石结构。FePO4的单位晶格常数为 a=4.788 （1） Å 、b=5.792 （1） Å、c=9.821 （1） Å，单位晶格体积为 272.357 （1） Å3[4]。与 LiFePO4相比，FePO4晶格的体积仅缩小6.47%。
1.1.5 LiFePO4的充放电机理
电池的充放电是通过Li+的嵌入/脱嵌来实现的。电池充电中，Li+从LiFePO4
中脱嵌出来，通过电解液，再透过隔膜，嵌入到负极材料中，而转变为FePO4。在电池放电中，情况恰相反，Li+从负极材料中脱嵌出来，通过电解液，再透过隔
膜，嵌入到LiFePO4中。反应过程中所发生的化学反应可表达为：
充电：LiFePO4- xLi+- xe-→ xFePO4+ （1-x）LiFePO4
图1.3 LiFePO4的晶体结构示意图
放电：xFePO4+ xLi++ xe-→ xLiFePO4+（1-x）FePO4
1.1.6 LiFePO4的容量计算
电池容量是一定放电条件下电池在所释放出的电量，符号以C表示，单位以mAh或Ah表示。电池理论容量是指活性材料最高容量，一般按照法拉第定律计算，如式1-1所示：
（1-1）
式中：m为活性材料的质量，z为电池反应中的电子转移数，F为法拉第常数，M为活性材料的摩尔质量。
以LiFePO4/Li半电池为例，LiFePO4半电池的电化学反应式可表达为：
LiFePO4+ i+=Li++FePO4
所以，LiFePO4的摩尔质量可表达为，如式1-2所示：
M = MA= MLiFePO4= 6.94+55.84+30.97+16*4=157.75 （1-2）
参比电极活性材料为Li，电子转移z为1，以质量为1g的LiFePO4计算，其理论比容量为，如式1-3所示：
（1-3）
1.1.7 LiFePO4合成方法
目前 LiFePO4的合成方法主要有如下吹冰种方法：
（1） 高温固相合成法
LiFePO4的研究早期主要采用高温固相法。通常需要煅烧两次，一次是在300~400℃下预煅烧，以达到分解原料的目的；二次煅烧，最终得到 LiFePO4。产物LiFePO4的物相均匀性取决于煅烧的温度、时间及气氛[12]。1997年，A.K.Pad hi[4]在J.B.Goodenough教授的指导下，以Fe（CH3CO2）2、NH4H2PO4和Li2CO3等为原料，充分混合，在惰性气氛的保护下，分步煅烧。第一次在 300~350℃下预分解，目的是除去杂质，第二次在800℃下，煅烧24h，首次合成了LiFePO4，在 0.05mA/cm2、3.5V（vs.Li+/Li）条件下，测得其电池的容量为 100~110mAh/g。
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