磷酸鐵鋰前驅體磷酸鐵的研究進展
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摘 要：磷酸鐵鋰安全性較高，同時具備原料來源多和環境友好特點，是鋰離子電池主要材料。在對磷酸鐵鋰進行分析發現，前驅體磷酸鐵與其結構比較類似，與磷酸鐵鋰結合具有較為理想優勢，其中磷酸鐵能夠生成鐵源與磷源，僅將鋰源添加其中即可實現磷酸鐵鋰制備，具有工藝簡單可控特點。本文主要對磷酸鐵鋰前驅體磷酸鐵進行研究。
關鍵詞：磷酸鐵鋰；前驅體磷酸鐵；研究
在對磷酸鐵鋰制備方法進行研究發現，其主要是由固相合成與液相合成方法形成，對于固相合成方法來講，可以將其劃分為微波法和高溫固相方法等；而液相合成方法有沉淀法和水熱法等。固相法作為當前磷酸鐵鋰重要工藝，選擇傳統高溫固相方法，其工藝比較簡單，但其生產周期長與能耗高等，使產品質量受到影響，可見磷酸鐵鋰的合成，應選擇適合方式進行。
1 磷酸鐵的結構及特點
對磷酸鐵研究發現，其主要呈淺黃色與白色粉末特征，可以實現水合物的形成，呈不同晶體類型。有關文獻研究顯示，磷酸鐵晶型包括：正交晶系FePO4與異磷鐵錳礦FePO4等，對于其中異磷鐵錳礦FePO4分析發現，因其是亞穩態型結構，應利用磷酸鐵鋰實現脫鋰操作，嚴禁直接選擇鐵鹽、磷酸鹽合成。
2 磷酸鐵的制備方法
在進行磷酸鐵分析發現，其主要作用為磷酸鐵鋰的正極材料，通常應用在催化劑方面，研究數據顯示，磷酸鐵不同合成形成，根據原料類型具體包括：三氯化鐵和磷酸反應等。受高溫原因影響，氯化氫與硝酸分解，在氨水中和后獲取磷酸鐵。在硫酸亞鐵予以磷酸酸化以后，和氯酸鈉、過氧化氫相反應，能夠實現磷酸二氫鐵的形成，當和氫氧化鈉進行調節后pH值為2，促進磷酸鐵的生產[1]。另外，將磷酸鹽和硫酸鐵進行結合，使pH值低于2形成磷酸鐵。根據合成方法進行劃分時，可以將其具體分為：沉淀法、水熱法以及溶膠凝膠法等。
2.1 沉淀法
在進行磷酸鐵的制備時，沉淀法通?？梢詣澐譃閮煞N，即均相沉淀方法和快速沉淀方法，就均相沉淀方法而言，其主要是利用化學反應釋放構晶離子，利用沉淀劑濃度對顆粒生長予以把控，以此獲取純度較高產品，同時保證其粒度均勻性?？焖俪恋矸椒ㄊ侵福簲嚢柽^程將沉淀劑填入其中，短時間內實現沉淀，此種方法可能造成局部不均勻性，利用溫度控制方式，對其形貌予以改善。在相關研究中，將磷酸和六水氯化鋱作為基礎原料，將活性劑添加其中，不僅需要保證力度分布的均勻性，而且還能確保磷酸鐵具有較為理想分散性特點。有關研究學者發現，選擇三氯化鐵與硝酸鐵、磷酸，對其進行混合反應，受高溫影響氯化氫會隨之分散揮發，選擇氨水中和酸即可獲取磷酸鐵；受酸性條件影響，借助氧化劑進行亞鐵鹽的反應，使其成為鐵鹽溶液，以磷酸鹽和鐵鹽相互作用的方式，實現堿型磷酸鐵的生成，同時包含氫氧化鐵，在磷酸溶液的處理后，氫氧化鐵會隨之轉換成正磷酸鐵[2]。對于此種方法的應用，可以保證磷酸鐵具有較高純度，具備操作簡單和成本低等優勢。實際研究中，選擇油與活動性，將其混合為乳濁液，將磷酸鹽、三價鐵鹽應用其中，能夠對pH值予以控制，促進正磷酸鐵的生成，整個操作過程，磷酸鐵處于空心結構，具備放電容量倍率高等特點。采取沉淀法進行磷酸鐵的制備時，通常具備設備需求低和成本少等特點，以控制反應方式制備，可以應用于大范圍工業生產中。
2.2 水熱法
水熱法作為超細粉體制備方法，其主要是指：密封壓力容器內，將水作為溶劑，以高溫高壓為主產生化學反應，對水熱法優勢進行分析發現，其主要表現為加快離子間反應，在水解反應持續加劇下，氧化還原會相對比較明顯。當選擇水熱法時，以120℃為基礎持續7天處理，從而獲取晶體狀磷酸鐵，可見反應釜內增加亞鐵鹽，通過加酸控制pH值，并將雙氧水加入其中，能夠促進磷酸鐵的生成，再選擇磷酸溶液進行出產品的轉換后生成磷酸鐵。對于磷酸鐵生成，應保證其充分反應，使其具有較高反應率，獲取產品后總體含量為28%-29%，因粒徑細小，應維持D50低于2μm和P超過16%標準。然而，水熱法仍然存在一些缺陷，如設備使用要求高和技術難度大等，使其在工業化中呈現較高應用難度。
2.3 溶膠凝膠方法
對溶膠凝膠方法來講，將高活性化合物作為前驅體，以液相為前提進行原料混合，可以通過水解反應和化學反應，使溶液內形成溶膠體系。當溶膠緩慢聚合后生成網絡結構凝膠，將溶劑填充至凝膠網絡結構，可以使其形成凝膠，在進行干燥等相關處理后，制備出納米亞、分子結構材料。因此，溶膠凝膠方法的運用，其優勢表現在化學反應后低溫度環境制備方面，具有材料純度高于均勻性等特點，但整個制備過程需要花費較多時間[3]。
3 結束語
在對磷酸鐵和磷酸鐵鋰進行分析發現，兩者結構存在一定類似性，屬于磷酸鐵鋰制備前驅體，對于鋰離子電池的正極材料進行制備時，此種材料占據主要位置。本文在對磷酸鐵結構和制備方法進行研究后得出，沉淀法與水熱法屬于當前主要方法，在微乳液法和空氣氧化方法等新型方法出現后，前驅體磷酸鐵具有高效性，可以提升產品性能，實現生產成本的控制。
參考文獻：
[1]李超，劉述平，馮雪茹.磷酸鐵鋰前驅體磷酸鐵的研究進展[J].廣州化工，2017，45（24）：17-19.
[2]劉慧，胡耐根.鋰電池正極材料磷酸鐵鋰的前驅體磷酸鐵的制備[J].新余學院學報，2017，22（4）：149-152.
[3]柯翔，肖仁貴，廖霞，等.磷酸鐵前驅體納米孔洞結構對磷酸鐵鋰電性能的影響[J].現代化工，2017，37（11）：125-129.
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