磷酸铁锂和六氟磷酸锂简介

“锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展”，山西化工，2010，30（2）：20-28 锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展” 山西化工，
LiFePO4材料的制备
固相合成法和液相合成法2类 固相合成法和液相合成法 类 固相法分为高温固相合成法(以草酸亚铁 以草酸亚铁、 固相法分为高温固相合成法 以草酸亚铁、磷酸氢 二铵、碳酸锂或醋酸锂等为原料， 二铵、碳酸锂或醋酸锂等为原料，大规模生产 LiFePO4的国家基本都采用此法，优点是工艺简 的国家基本都采用此法， 适合产业化批量生产； 单，适合产业化批量生产；缺点是合成产物粒径 不易控制，分布不均匀，形貌不规则， 不易控制，分布不均匀，形貌不规则，导电性能 较差， 较差，制备过程中一般通人惰性气体来防止二价 铁的氧化，成本较高)、 铁的氧化，成本较高 、机械一化学法和微波烧结 法等 液相合成法主要包括水热法、 液相合成法主要包括水热法、溶胶一凝胶法和共 沉淀法
电解质锂盐的种类
• 无机阴离子锂盐主要包括 无机阴离子锂盐主要包括LiCIO4、LiBF4、 LiAsF6和LiPF6等； • 有机阴离子锂盐主要包括 有机阴离子锂盐主要包括LiCF3SO3和 LiN(SO2CF3)2及它们的衍生物
六氟磷酸锂的优点
• • • • • 在电极上，尤其是碳负极上，形成适当的 在电极上，尤其是碳负极上，形成适当的SEI膜； 膜 对正极集流体实现有效的钝化，以阻止其溶解； 对正极集流体实现有效的钝化，以阻止其溶解； 有较宽广的电化学稳定窗口； 有较宽广的电化学稳定窗口； 在各种非水溶剂中有适当的溶解度和较高的电导率； 在各种非水溶剂中有适当的溶解度和较高的电导率； 有相对较好的环境友好性
六氟磷酸锂制备方法简介
离子交换法
氟化氢溶剂法 有机溶剂法
离子交换法
杂质对六氟磷酸锂性能的影响
水和氟化氢含量的影响
六氟磷酸锂分解为氟化锂和五氟化磷
五氟化磷与电解液中的痕量水反应，生成HF和POF3 五氟化磷与电解液中的痕量水反应，生成 和
铁、镍、钠、铝等金属杂质离子的影响
商品化的六氟磷酸锂产品至少应该具有的质量指标
新的电解质锂盐一氟烷基膦酸锂 Li(C3F7)2PF4]
优点： 优点： 化学稳定性在有机溶剂中的溶解性和导电率与LiPF6相似， 相似， 化学稳定性在有机溶剂中的溶解性和导电率与 且易电离； 且易电离； 热稳定性好， 热稳定性好，无论是在固态中保存还是以溶液形式存在都 不易分解； 不易分解； 不易发生吸潮水解，因为憎水的氟烷基基团对P能起到空 不易发生吸潮水解，因为憎水的氟烷基基团对 能起到空 间屏蔽作用； 间屏蔽作用； 合成的锂盐是含不同氟原子个数的混合物， 合成的锂盐是含不同氟原子个数的混合物，可不需要分离 纯化直接用于锂电子电池； 纯化直接用于锂电子电池； 产品工业合成简单、成本低， 产品工业合成简单、成本低，而且便于保存和运输 合成： 合成： 以(C3H7)2PCl为原料合成 为原料合成 以(C3H7)2PH为原料合成 为原料合成
LiFePO4材料的改性
• 提高电子传导率：碳包覆；金属离子掺杂； 提高电子传导率：碳包覆；金属离子掺杂； 金属粒子混杂 • 提高离子传导率：制备纳米 提高离子传导率：制备纳米LiFePO4；控制 材料形貌； 材料形貌；金属离子掺杂等 • 同时提高电子传导率和离子传导率：在对 同时提高电子传导率和离子传导率： LiFePO4掺杂的同时进行表面包覆
• • • • • • 纯度大于99． ％； 纯度大于 ．5％； 水含量小于30 水含量小于 ppm； ； 氟化氢含量小于150 ppm； 氟化氢含量小于 ； 不溶物含量小于0.5％； 不溶物含量小于 ％； 某些金属如Fe、AI、Mn、Zn、Cr、Ni、Ti、Cu、 某些金属如Fe、AI、Mn、Zn、Cr、Ni、Ti、Cu、K 等离子含量均小于20 等离子含量均小于 ppm
磷酸铁锂和六氟磷酸锂简介
张荣福 2010-8-30
表1 锂离子电池与其他电池性能的比较
图1 锂离子电池组成结构示意图
图2 锂离子二次电池工作原理
LiFeP04的结构及充、放电机理 的结构及充、 的结构及充
一充、 图3 LiFePO4一充、放电时晶体结构变化示意图
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马赛克模型和辐射模型
图4 LIFeP04颗粒在脱镬和插埋过程的马赛克横型