磷酸铁锂：一种重要的锂离子电池电极材料

磷酸铁锂：一种重要的锂离子电池电极材料

磷酸铁锂是一种重要的锂离子电池电极材料，具有诸多优点，如较高的理论比容量、平稳的充放电曲线、良好的循环稳定性和热稳定性等。本文将详细介绍磷酸铁锂的结构、制备方法、性能特点及其在智能手机、储能设备、电动车等领域的广泛应用。

磷酸铁锂是一种具有橄榄石结构的锂离子电池电极材料，化学式为 LiFePO4。

它具有诸多优点，比如较高的理论比容量（170mAh/g）、平稳的充放电曲线（3.5V vs. Li⁺/Li）、良好的循环稳定性和热稳定性、质优价廉、低污染性等。

但也存在一些缺点，如电导率和离子扩散速率较低。

磷酸铁锂首次出现于 1997 年，由 Goodenough 等人发表。其晶体为有序的橄榄石结构，属正交晶系，由 PO₄四面体和 FeO₆八面体构成。

在性能方面，磷酸铁锂在低电流密度下的比容量约为 100-110A·h/g，具有平稳的充放电曲线，且充放电循环性能卓越。

它的热稳定性高，在常压下加热至 200°C 仍能保持稳定。但电导率低，FeO₆八面体结构和氧原子排列方式等导致其锂离子迁移通道受限。

制备磷酸铁锂主要有人工合成和自然界磷铁锂矿焙烧两种途径。人工合成方法有高温固相反应法、水热合成法、溶胶-凝胶法、碳热还原法等。

高温固相反应法工艺简单，成品循环性能好，但存在杂质多、粒径不均等缺点。

水热合成法产物晶型和粒径易控且纯度高，但工业化生产难度大。

溶胶-凝胶法设备简单，但干燥收缩大、工业化难度大。

碳热还原法原料便宜，但生产流程复杂。

为改善磷酸铁锂性能，常进行掺杂改性，如表面包覆或掺杂金属离子和碳。

磷酸铁锂应用广泛，在智能手机、储能设备、电动车等电池中都有应用，在医疗领域作为电动轮椅等设备电源，在移动通信领域用于常停电基站等。

其安全性强，结构稳定，电池内外部受损也不燃烧爆炸。