碳纳米管 锂电池 研磨仪 氧化锆微珠0.08mm

氧化锆微珠应用于锂电池正负极研磨，下面介绍三种方法用氧化锆微珠制备磷酸铁锂。

碳热还原法

碳热还原法利用碳的还原性还原Fe3+，同时碳在LiFePO4表面形成包覆层。碳的作用是能阻止颗粒的聚集长大，增加颗粒间的接触，改善导电性能。优点在于合成过程中能够产生强烈的还原气氛，铁源不再局限于使用二价铁的化合物，也可以使用三价铁的化合物进行反应，从而降低成本。以美国Valence、苏州恒正为代表的企业使用这种方法进行磷酸铁锂的制备。此法的优点是生产过程简单可控制，一次烧结得到样品，提供了LiFePO4工业化的又一种途径。利用碳热还原法、采用Fe2O3、Li2CO3、NH4H2PO4和炭黑为原料制备LiFePO4/C粉末。700℃惰性气氛条件合成的LiFePO4/C具有良好的结晶性能，次充放电容量达150mAh/g。以氧化铁作为铁源，采用碳热还原法制备磷酸铁锂正极材料，对碳热还原法制备磷酸铁锂的反应机制进行了探讨。在反应中，Fe2O3→Fe3O4→FeO，FeO在600℃与LiH2PO4发生置换反应生成LiFePO4。采用碳热还原法，以CH3COOLi、NH4H2PO4、Fe(CH3COO)2及柠檬酸为原料，经过球磨、干燥、压片、烧结得到所需产物。此样品具有良好的电化学性能。0.2C倍率时的次放电容量达到148mAh/g，50次后容量损失率为3%。研究了三个工艺因素即烧结温度、烧结时间和掺碳量，对电化学性能的影响。通过优化实验得到的佳工艺条件为掺碳量12%、750℃烧结15h，在此条件下合成的样品具有好的电化学性能，次充放电容量达140mAh/g，80次后容量保持率达97%。

微波烧结法

微波烧结法具有强的穿透能力的微波，可以同时加热物体表面和中心，使其均匀受热。与其他加热方式相比，具有加热速度快、合成时间短、受热均匀、能耗低等特点。采用微波法制备LiFePO4。采用Fe(CH3COO)2、Fe(CH2CHOHCOO)2·2H2O及Fe三种铁源分别与Li2CO3、NH4H2PO4按照化学计量比用金瑞氧化锆珠进行球磨，干燥压片后，放入坩埚中，将坩埚置于家用微波炉中进行微波加热。其中Fe(CH2CHOHCOO)2不能吸收微波，不进行反应。实验结果表明微波加热时间是合成LiFePO4的重要影响因素。以Fe为铁源得到的样品电化学性能比较好，60℃、0.1C次放电容量为125mAh/g。以FeC2O4为原料，掺入15%的石墨粉，研磨压片并进行预分解。再次研磨压片后放入功率为500W的家用微波炉中，分析了加热时间对样品结构和形貌的影响。加热5min时开始生成LiFePO4，但晶型结构不完整，呈块状；加热至9min时，衍射峰尖锐，晶体完整，晶粒小的；加热至11min时会出现杂相Fe3(PO4)2，可能是因为加热时间过长使部分样品分解的结果。微波加热9min得到佳样品，晶体完整，晶粒小的，次放电容量可达148mAh/g。

机械化学法

机械化学法用来制备分散性化合物，机械力作用使颗粒破碎，接触面积，晶格存在缺陷，促进化学反应。以LiOH、FeC2O4、(NH4)2HPO4为原料，采用机械合金法制备了电化学性能良好的LiFePO4正极材料。将Fe3(PO4)2、Li3PO4和蔗糖在行星球磨机中用金瑞锆珠球磨24h，在氮气气氛下、500℃热处理15min就合成LiFePO4。热处理后的LiFePO4具有完整的晶型结构，存在导电剂碳。0.2C倍率放电比容量与理论比容量相差不大，为160mAh/g，性能优异。