對(duì)于磷酸鐵鋰正極材料而言，其性能優(yōu)劣關(guān)鍵指標(biāo)包括：粒徑、振實(shí)密度、壓實(shí)密度、比表面積、加工性能及電化學(xué)性能。

磷酸鐵鋰的結(jié)構(gòu)及其特性

磷酸鐵鋰是一種無(wú)機(jī)化合物，屬于正交晶系橄欖石型結(jié)構(gòu)，其主要應(yīng)用于鋰離子電池正極材料。理論比容量為170mAh/g，全電池實(shí)際可超過140mAh/g。準(zhǔn)確的名稱是：磷酸亞鐵鋰，業(yè)界習(xí)慣性稱為：磷酸鐵鋰。

其晶體結(jié)構(gòu)為橄欖石結(jié)構(gòu)，如圖所示，其中，F(xiàn)eO6八面體，PO4四面體。在充放電過程中，Li+ 的可逆嵌脫，對(duì)應(yīng)于Fe3+ /Fe2+的互相轉(zhuǎn)換，電壓平臺(tái)在3.45 V（vs.Li+/Li），且平臺(tái)較長(zhǎng)。

由于P-O鍵鍵能非常大，所以PO4四面體很穩(wěn)定，在充放電過程中起到結(jié)構(gòu)支撐作用，因此LiFePO4有很好的抗高溫和抗過充電性能，同時(shí)由于LiFePO4和完全脫鋰狀態(tài)下的FePO4的結(jié)構(gòu)很相近，所以LiFePO4的循環(huán)性能也很好。

Li+完全脫出時(shí)，體積減小6.81%，而密度增加了2.59%；經(jīng)過多次充放電后，橄欖石結(jié)構(gòu)依然穩(wěn)定，鐵原子仍處于八面體位置。

但是，LiFePO4 的導(dǎo)電性非常差，主要原因?yàn)椋?/p>

（1）在LiFePO4 結(jié)構(gòu)中，相鄰的FeO6 八面體通過共頂點(diǎn)連接（共頂點(diǎn)的八面體電子導(dǎo)電率較低），故其電子導(dǎo)電率低；

（2）PO4 四面體位于FeO6 八面體之間，這在一定程度上阻礙了Li+ 的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，同時(shí)由于穩(wěn)定的PO4四面體使得Li+移動(dòng)的自由體積小，使脫嵌運(yùn)動(dòng)受到影響；

（3）在充放電過程中，脫嵌鋰到一定程度時(shí)，鋰離子在LiFePO4 /FePO4 兩相界面的擴(kuò)散受擴(kuò)散控制。

磷酸鐵鋰充放電過程是在LiFePO4與FePO4兩相之間進(jìn)行的。充電時(shí)，Li+從LiFePO4中脫離出來(lái)，F(xiàn)e2+變成Fe3+，形成FePO4相；放電時(shí)，Li+嵌入FePO4中，F(xiàn)e3+變成Fe2+，形成LiFePO4相。

磷酸鐵鋰改性的主要方向包括：納米化、包覆和摻雜。

由于磷酸鐵鋰材料鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)小，非納米LiFePO4的粒子大，限制了其大電流性能，因此必須進(jìn)行納米化。納米化后性能顯著提高：

?因納米粒子的小尺寸效應(yīng)，減小了鋰離子嵌入脫出深度和行程，保證大電流放電時(shí)容量不衰減。

?納米粒子高的比表面積，增大了反應(yīng)界面。

?納米粒子更多的晶粒邊界，提供了快速的離子擴(kuò)散通道。

?大的比表面積和孔隙的形成能夠提供更多的擴(kuò)散通道，保證電解液的充分浸泡和足夠的鋰離子。

?聚集的納米粒子的間隙，緩解鋰離子在嵌入和脫出時(shí)的應(yīng)力，提高循環(huán)壽命。

?隨LiFePO4顆粒的減小LiFePO4 /FePO4兩相的不相混溶區(qū)也會(huì)變小，放電容量增大。

磷酸鐵鋰的合成工藝路線主要有：⑴草酸亞鐵工藝；⑵磷酸鐵工藝；⑶氧化鐵工藝。

對(duì)于磷酸鐵鋰正極材料而言，其性能優(yōu)劣關(guān)鍵指標(biāo)包括：粒徑、振實(shí)密度、壓實(shí)密度、比表面積、加工性能及電化學(xué)性能。單純關(guān)注某一指標(biāo)意義不大，只有從物理和化學(xué)性能兩方面結(jié)合起來(lái)看才有意義。

磷酸鐵鋰材料主要性能指標(biāo)及其意義如下：

（1）粒度分布（um）：影響倍率性能等；越小越好；

（2）振實(shí)密度（g/cm3）：?jiǎn)挝惑w積具有的能力，越大越好；

（3）比表面積（m2/g）：越大反應(yīng)界面越大；

（4）粒型：顆粒外貌影響電池放電容量，球形為宜；

（5）XRD：檢測(cè)材料的純度及結(jié)構(gòu)是否完善；

（6）水份含量（%）：合漿時(shí)是否造成PVDF結(jié)團(tuán)；

（7）雜質(zhì)含量：影響電池安全性、自放電性能；

（8）電化學(xué)性能：容量、不可逆容量、能量密度等。