張銳，梁精龍，李慧

（華北理工大學(xué)冶金與能源學(xué)院 現(xiàn)代冶金技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063009）

近年來(lái)，鋰離子電池的熱度居高不下，特別是在2019 年憑借對(duì)鋰電池領(lǐng)域做出卓越貢獻(xiàn)的約翰·越貢古迪納（John B. Goodenough）、斯坦利·惠廷漢（M. Stanley Whittingham）和吉野彰（Akira Yoshino）摘得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，使鋰離子電池獲得了前所未有的關(guān)注度。磷酸鐵鋰正極材料的成本較低，安全性相對(duì)其他材料高一些，同時(shí)晶體結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定、工作電壓也很平穩(wěn)，而且用于合成的元素儲(chǔ)量豐富，是環(huán)境友好型材料[1]。由于其具有這些優(yōu)勢(shì)，在電動(dòng)汽車(chē)[2]和船舶[3]、通信基站[4]等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。就電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域而言，根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2020 年的第一至第四批推薦乘用車(chē)的新發(fā)布車(chē)型中搭載磷酸鐵鋰的車(chē)型占比分別為65%，67.65%，56.41%和71.43%。因此，對(duì)磷酸鐵鋰的研究具有非常重大的意義。

1 LiFePO4 制備

常見(jiàn)的磷酸鐵鋰制備方法有高溫固相法，碳熱還原法，水熱法，溶膠凝膠法，微波法，共沉淀法，熔鹽浸漬法等。

1.1 高溫固相法

高溫固相合成，是指在高溫條件下，各種固體通過(guò)它們之間的界面接觸，然后反應(yīng)，進(jìn)而成核，在晶體生長(zhǎng)、反應(yīng)的過(guò)程中，生成復(fù)合含氧化合物，含氧酸鹽類(lèi)、二元或者多元化合物的方法。高溫固相法是目前發(fā)展最成熟的、應(yīng)用最廣泛的方法[5]。

Yuhan Sun 等[6]用Fe-P 廢渣（記為Fe1.5P）作為鐵源和磷源。實(shí)驗(yàn)過(guò)程的化學(xué)方程如下：

由上式可知，該過(guò)程是一個(gè)碳循環(huán)過(guò)程，減少了CO2和CO 的排放。

用Fe1.5P 粉末在800℃煅燒10 h 得到的Fe3(PO4)2合成的LiFePO4/C，0.1 C 倍率下的比容量為145 mAh/g，同時(shí)具有良好的可逆性能以及較低的偏振度，庫(kù)侖效率達(dá)95%。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，所得到的樣品的粒徑較大，在幾微米到幾十微米之間，且煅燒溫度越高粒徑越大。

Ondrej Cech 等[7]采用固相合成法制備LiFePO4/石墨烯在0.1 C 時(shí)的容量為144 mAh/g，2 C 時(shí)的容量為90 mAh/g。

高溫固相法能耗較大，所得產(chǎn)物一般不純，雜質(zhì)較多，而且粒徑大小不一，但是這種方法的反應(yīng)條件方便控制，操作簡(jiǎn)便，可以應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。

1.2 碳熱還原法

由高溫固相法衍生而來(lái)的碳熱還原法，需要將價(jià)格低廉的三價(jià)鐵鹽，與磷源、鋰源，按照一定的化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)量，借助球磨使其充分混合，干燥后高溫?zé)Y(jié)，利用碳在高溫下的還原性，將鐵由三價(jià)還原至二價(jià)，進(jìn)而合成磷酸鐵鋰。由于其操作簡(jiǎn)單，原料廉價(jià)，條件控制方便從而得到了普遍應(yīng)用。

Yina Wu 等[8]先采用低溫水熱法合成了微米級(jí)磷酸鐵(FePO4)，以β-環(huán)糊精(C42H70O35) 為碳源，在氫氬混合氣氛(5%H2+95%Ar) 中采用碳熱還原工藝，制成了LiFePO4/C。SEM 和TEM 結(jié)果表明，LiFePO4/C 微球直徑為5～10 μm，表面均勻包裹著厚度約為3 nm 的非晶態(tài)碳層。樣本在0.1 C 的倍率下首次放電容量可以達(dá)到146 mAh/g，而且具有優(yōu)異的循環(huán)性能。

Longjiao Chang 等[9]，將黃銨鐵礬作為鐵源，冰糖作為碳源，用碳熱還原法制備得到了LiFePO4/C。根據(jù)不同的摩爾比稱(chēng)量鐵礬、Li2CO3、NH4H2PO4和冰糖，從而得到了不同C 與LiFePO4摩爾比的LiFePO4/C 樣品。研究發(fā)現(xiàn)，C 與LiFePO4的較佳摩爾比為1.2，以這個(gè)比例制備所得的樣本在0.1 C 倍率下首次放電容量為163.8 mAh/g，約為理論容量（170 mAh/g）的96%；在電流密度為0.05 C、0.1 C 和1 C 時(shí)，其平均放電比容量分別為162.3、154.9 和120.9 mAh/g；交流阻抗譜表明，此時(shí)陰極表現(xiàn)出了最低的電荷轉(zhuǎn)移電阻，其阻值是200.8 Ω。

碳熱還原法最大的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)原料要求低，用三價(jià)鐵鹽作為原料，大大降低了成本，且不需防止原料氧化，更適合工業(yè)化。同時(shí)，多余的碳可以包覆在粒子表面提高導(dǎo)電性。使用該方法制備磷酸鐵鋰時(shí)，應(yīng)注意碳的用量，過(guò)多或者過(guò)少的碳都會(huì)造成產(chǎn)物雜質(zhì)增多，性能下降。

1.3 水熱法

水熱法是通過(guò)升溫、升壓等手段，創(chuàng)造相應(yīng)的反應(yīng)條件，使難溶或不溶的物質(zhì)溶解，并且重新結(jié)晶以合成新物質(zhì)的方法。它區(qū)別于前兩種方法的地方在于，反應(yīng)器是一種特制的、密閉的容器，反應(yīng)系統(tǒng)是水溶液。21 世紀(jì)初，Whittingham 等[10]首次將水熱法用于制備合成磷酸鐵鋰。

汪勇等[11]用LiOH，H3PO4，F(xiàn)eSO4和抗壞血酸的混合溶液作為原料進(jìn)行水熱實(shí)驗(yàn)，得到納米級(jí)的LiFePO4。發(fā)現(xiàn)pH=6 的弱酸環(huán)境，為提高磷酸鐵鋰的結(jié)晶度提供了有利條件，通過(guò)電鏡圖片看到產(chǎn)物具有棱角清晰的片狀結(jié)構(gòu)；在180～220℃溫度區(qū)間內(nèi)合成的LiFePO4，所具有的比容量都能達(dá)到150 mAh/g 以上，其中在140℃以上合成的LiFePO4的電化學(xué)比容量較高。

Satish Bolloju 等[12]用Fe 粉 做 鐵 源 和 還 原劑。在酸性條件下得到的LiFePO4具有典型的菱面體橄欖石結(jié)構(gòu)。樣品經(jīng)650℃煅燒5 h 后具有良好的性能：合成的電池以0.2 C 充電，放電容量分別為163(0.2 C)，153(0.5 C)，142(1 C)，126(2 C)，118(3 C)和105(5 C) mAh/g。LiFePO4復(fù)合陰極在0.5 C下循環(huán)100 次，平均放電容量仍為150 mAh/g，容量基本保持不變。

水熱法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，能耗低，合成物質(zhì)純度高，目前多應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室制備，還不適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

從電化學(xué)性能的角度來(lái)看，通過(guò)水熱法制備所得的LiFePO4，其比容量大，以及水熱法本身能耗低，不需要高溫?zé)Y(jié)，制備過(guò)程較簡(jiǎn)單，這種方法用來(lái)制備LiFePO4效果很好。但是與碳熱還原法相比，水熱法的局限性是大型反應(yīng)器成本太高，且反應(yīng)原料的成本也不低。高溫固相法制得的LiFePO4的比容量與碳熱還原法制得的產(chǎn)品相差無(wú)幾，制備工藝也很相近，但是高溫固相法的原料是二價(jià)鐵鹽，而碳熱還原法所用原料是廉價(jià)的三價(jià)鐵鹽，成本上占優(yōu)勢(shì)，所以更適合工業(yè)化生產(chǎn)。

目前制備LiFePO4的方法發(fā)展較為成熟，制備的LiFePO4都具有較好的電化學(xué)性能。但是適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的方法比較有限，還需要進(jìn)一步優(yōu)化。

2 LiFePO4 改性

具有諸多優(yōu)點(diǎn)的LiFePO4，同時(shí)也有一些缺陷，例如，它自身的導(dǎo)電性較差，鋰離子的擴(kuò)散率較低等。目前克服這些限制因素的常用辦法有表面修飾，離子摻雜以及粒子納米化等。

2.1 包覆改性

包覆改性，通過(guò)對(duì)材料表面進(jìn)行修飾，使材料的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、陽(yáng)離子的溶解得到更好的抑制，以及使其電化學(xué)穩(wěn)定性有了更大的提升[13]。

最普遍的是碳包覆，碳包覆能夠達(dá)到很好的抑制LiFePO4晶粒過(guò)度生長(zhǎng)的效果，而且可以顯著地增大比表面積，降低材料的電化學(xué)極化，從而提高LiFePO4的性能[14]。Xufeng Wang 等[15]發(fā)現(xiàn)多層石墨烯薄膜對(duì)LiFePO4的無(wú)堆積修飾形成了豐富的中孔結(jié)構(gòu)，建立了獨(dú)特的三維“片狀”和“球狀”層層相間的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于高導(dǎo)電性和豐富的介孔結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了電子和離子的傳輸，提高了鋰離子電池循環(huán)性能：當(dāng)石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為3%時(shí)，在0.1 C 和1 C 下的首次放電容量分別為163.8 mAh/g 和147.1 mAh/g，即使在20 C 下容量仍保持在81.2 mAh/g；在10 C 的條件下500次循環(huán)后的容量衰減量?jī)H為8%。Zheng Zhang 等[16]分析了原位碳包覆和非原位碳包覆對(duì)磷酸鐵鋰的結(jié)構(gòu)及性能的影響發(fā)現(xiàn)：原位包覆層的厚度是10 nm，在0.1 C 倍率下首次充放電比容量是125 mAh/g；非原位碳包覆層厚20 nm，在0.1 C 倍率下首次充放電比容量為112 mAh/g；且原位碳涂層電荷轉(zhuǎn)移電阻比較小，電導(dǎo)率較高。Juan Wang等[17]發(fā)現(xiàn)碳含量從1.65% 增加到6% 會(huì)改變LiFePO4晶體從（010）平面到（100）平面的優(yōu)先取向，同時(shí)增大了固體與電解質(zhì)界面之間的電阻，導(dǎo)致LiFePO4/C 復(fù)合材料的電化學(xué)性能下降。還存在一些在碳包覆層中單元或多元摻雜氮、氟、硼等元素的情況，同樣可以提升復(fù)合材料的性能：JunkeOu 等[18]以蛋清作為碳源和氮源制成表面原位包覆摻氮碳層的LiFePO4顆粒，有效地提高了鋰離子的擴(kuò)散率進(jìn)而達(dá)到了提升其導(dǎo)電性的目的。該材料在0.1 C、1 C 和5 C 下的容量分別為164、144、120 mAh/g。在1 C 下，第100次循環(huán)的容量損失僅為第一次循環(huán)的2.77%，說(shuō)明在LiFePO4材料的碳層中摻入氮有利于實(shí)現(xiàn)更好的循環(huán)性能。Xufeng Wang 等[19]以聚偏氟乙烯為氟源合成的LiFePO4@FC 納米復(fù)合材料粒徑約為100-200 nm。當(dāng)LiFePO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是97.2wt%的時(shí)候，LiFePO4@FC 納米材料具有優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能：在 1 C 和10 C 時(shí)的放電容量分別約為159.3 和121.5 mAh/g；以10C 倍率1000 次循環(huán)后的可逆容量保持率為86.6%。T.D. Dong 等[20]得到的復(fù)合材料具有獨(dú)特的核殼結(jié)構(gòu)，平均直徑為140 nm，4 nm 厚的摻硼碳?xì)ぞ鶆虻匕?。摻硼的?fù)合材料可以比未摻雜的材料，在倍率性能及其循環(huán)穩(wěn)定性這兩方面都有更加突出的表現(xiàn)：LiFePO4@B0.4-C 在0.1C 時(shí)的可逆比容量可達(dá)164.1 mAh/g，約為理論容量的96.5%；在10 C 的高倍率下，它仍然能夠達(dá)到126.8 mAh/g 的高比容量，經(jīng)過(guò)100 次循環(huán)后還能有124.5 mAh/g，容量保持率有98.2%之高。Yanshuang Meng 等[21]采用離子液體[BMIM]BF4作為C、N、B、F 源，采用水熱法合成了N、B、F三元摻雜碳層包覆的F-LFP@NBFC在0.1 C 的倍率下放電容量為162.2 mAh/g，接近其理論容量，且15C 放電時(shí)的容量為71.3 mAh/g，以0.1 C 循環(huán)40 次后容量保持率為100%。

近年也有一些研究者進(jìn)行了有機(jī)聚合物包覆的研究，改性效果與碳包覆不相上下。Yuan Gao等[22]發(fā)現(xiàn)包覆良好的聚吡咯可以提高LiFePO4的電導(dǎo)率和Li+擴(kuò)散速度，從而改善正極材料的電化學(xué)性能，在低溫條件下性能尤為突出：LiFePO4/PPy 正極在0.1C、1C 和5C 下的初始比容量分別為153、138 和118 mAh/g，而且在-20℃下，0.1 C、0.5 C 和1 C 下的首次放電容量分別為128、106.5和85.7 mAh/g。Wélique Silva Fagundes 等[23]采用化學(xué)合成法制備的復(fù)合LiFePO4/聚苯胺為正交結(jié)構(gòu)。循環(huán)伏安曲線顯示，與LiFePO4(ΔEp=0.41 V)相比，復(fù)合材料的ΔEp(ΔEp=0.20 V)值明顯降低，電荷轉(zhuǎn)移電阻的阻值較低，這表明包覆可以提升電子轉(zhuǎn)移速率。Wenyuan Duan 等[24]制作的水性可充電鋰離子電池(ARLB)體系，是由LiFePO4/C/CNTs正極和鋅陽(yáng)極在1 mol/L 的ZnSO4·7H2O 溶液和飽和LiNO3水溶液(pH=6)中組裝而成。在碳納米管和絮凝碳的共同作用下，鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，且1 C 倍率放電容量為158 mAh/g。在50C 倍率下、250 次循環(huán)后仍有110 mAh/g 的容量，其保持率高達(dá)95.7%。

從比容量的角度看，低倍率（0.1 C）放電，摻雜碳包覆和石墨烯包覆的效果都很好；中等倍率（1 C）放電，摻氟碳包覆和LiFePO4/C/CNTs的比容量最大；高倍率（10 C）放電，摻氮碳包覆和摻氟碳包覆的效果可觀。聚吡咯包覆的產(chǎn)品在低溫環(huán)境下的工作性能較好。

從循環(huán)性能角度看，同樣的循環(huán)次數(shù)，摻硼碳包覆的效果較好；以同樣的倍率放電，摻硼碳包覆的樣本循環(huán)100 次后保有98.2% 容量，摻氟碳包覆1000 次循環(huán)之后還保持著86.6% 的容量。相比之下，LiFePO4/C/CNTs 的高倍率循環(huán)穩(wěn)定性好。

包覆改性可以有效地增強(qiáng)磷酸鐵鋰的電化學(xué)性能，同時(shí)帶來(lái)的包覆物的結(jié)構(gòu)性能、包覆工藝的成本以及能否均勻包覆的技術(shù)等問(wèn)題都是亟待解決的，這也說(shuō)明在未來(lái)包覆改性有著很好的發(fā)展前景。

2.2 摻雜改性

離子摻雜提高了正極材料的導(dǎo)電性，減小了電池的極化程度，降低了電阻率，并可以在表面形成多孔結(jié)構(gòu)，從而提高了材料的電化學(xué)性能。

2.2.1 單元摻雜

單元摻雜是在某一個(gè)元素的位置上用某種離子進(jìn)行摻雜的行為。

用Na、K 等離子對(duì)Li 位進(jìn)行摻雜，可以降低電荷轉(zhuǎn)移阻抗。Zhaoyong Chen 等[25]采用固相法成功合成了K 摻雜的Li0.995K0.005FePO4在1 C 循環(huán)后的容量保持率(92.7%)高于LiFePO4(86.3%)，容量分別為151.9(0.1 C)、151.8(0.2 C)、149.2(0.5 C)、128.3(1 C)和84.6(3 C) mAh/g，相應(yīng)的LiFePO4分別為153.2(0.1 C)、136.5(0.2 C)、125.9(0.5 C)、111.5(1 C)和66.0(3 C) mAh/g。由于鋰離子擴(kuò)散途徑得到擴(kuò)展，K 離子摻雜后的LiFePO4的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)相比于LiFePO4有顯著地提高，分別為1.934×10-13和1.658×10-12cm2/s。此外，Li0.995K0.005FePO4有出較低的電荷轉(zhuǎn)移電阻300.2 Ω（LiFePO4為407.1 Ω）。

對(duì)于Fe 位的摻雜，早年間研究者研究了Nb，Zn，Ti，Mo，Mg，Cr，Cu 等離子的摻雜，近來(lái)發(fā)表的文獻(xiàn)中的有研究Ni、V、Zr、Co 等離子。Fe 位摻雜能夠有效地改善鋰離子的遷移效率。Yuan Liu 等[26]發(fā)現(xiàn)摻雜Ni 可以提高復(fù)合材料的結(jié)晶度，并保持橄欖石型晶格。在電池的電化學(xué)性能方面：LiFe0.97Ni0.03PO4/C 復(fù)合材料在0.2 C的倍率下比容量為169.5 mAh/g，5C 倍率下比容量可達(dá)122.9 mAh/g，且其循環(huán)50 次后的容量為155.4 mAh/g，在10 C 下經(jīng)過(guò)200 次循環(huán)后的容量保留率仍為93.9%。充分活化后，其0.2 C 比容量可達(dá)175.8 mAh/g，高于理論值。相比之下，未摻雜的樣品以0.2 C 倍率首次放電容量為127.6 mAh/g，循環(huán)50 次后容量降低至112.8 mAh/g；而在5 C 的倍率下放電，其比容量?jī)H有83.4 mAh/g。Shanshan Jiang 等[27]發(fā)現(xiàn)，低含量的V 離子摻雜到了LiFePO4的晶格結(jié)構(gòu)中并沒(méi)有破壞LiFePO4/C材料的物相，摻雜后顆粒粒徑約為100 nm。LiFe0.97V0.03PO4/C 復(fù)合材料在0.1 C 時(shí)的比容量為162.9 mAh/g，約為理論容量的95.8%，在10 C 循環(huán)后的可逆容量高達(dá)112.7 mAh/g。

O 位摻雜是通過(guò)抑制反位缺陷來(lái)增強(qiáng)導(dǎo)電率，常用F、Cl 等離子。Huan Liu 等[28]發(fā)現(xiàn)Cl 摻雜可以有效地增大LiFePO4的晶格參數(shù)，改善結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使其倍率性能、循環(huán)性能和離子擴(kuò)散速率明顯提升。Cl 摻雜的LiFePO4/C 電極在0.1 C下的初始容量為164.1 mAh/g，約為理論容量的96.53%，且在10 C 的倍率下循環(huán)500 次后，其可逆容量為105.3 mAh/g，容量保持率為91.5%，遠(yuǎn)高于未摻雜的LiFePO4/C 電極材料(62.7%)。

從本文的數(shù)據(jù)來(lái)看，單元摻雜明顯地改善了LiFePO4的電化學(xué)性能，其中Fe 位摻雜和O 位摻雜的效果都比Li 位摻雜的效果好一些，特別是Fe 位摻雜Ni 的電化學(xué)性能在單元摻雜的樣本中比容量最大，而O 位摻雜Cl 的樣品的循環(huán)性能比未摻雜的更優(yōu)。

2.2.2 多元摻雜

多元摻雜有兩種情況：一種是多種元素在同一位置的摻雜，另一種是不同元素在不同位置的摻雜。

Baofeng Zhang 等[29]采用水熱法制備了在Fe位共摻雜La、Ce 且形貌可控的LFP@ C 納米復(fù)合材料。摻雜使LiFePO4的載流子密度和電導(dǎo)率分別提高了約1010倍和105倍。摻雜5%的La 和Ce所得的LC-LFP@C 在50 C 的超高電流密度下有高達(dá)112.2 mAh/g 的比容量，即使在100C 的超大電流密度下循環(huán)500 次，其比容量也能達(dá)到101.1 mAh/g。

Yi-juLv 等[30]采用濕法球磨-噴霧干燥-碳熱還原(WSC)工藝制備了V3+和F-分別對(duì)Fe 位和O 位共摻雜的LiFePO4/C 正極材料。所得產(chǎn)物呈碗狀形貌，直徑在5～10μm 之間，由大量小于100 nm的納米顆粒通過(guò)碳網(wǎng)絡(luò)整合而成。V3+和F-共摻雜的LiFe0.95V0.05(PO4)0.97F0.03/C 具有較好的電化學(xué)性能：以10 C 的倍率放電，20℃時(shí)比容量是136 mAh/g，0℃時(shí)是86 mAh/g，比LiFePO4/C 高了20 mAh/g。

Xuetian Li 等[31]同樣用V 和F 離子對(duì)LiFePO4進(jìn)行摻雜實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有影響其結(jié)構(gòu)。LFP-VF（摻雜后的LiFePO4）的交換電流密度大于LFP（未摻雜的LiFePO4），說(shuō)明LFP-VF 的催化活性高于LFP。LFP-VF 還表現(xiàn)出比LFP 更大的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)。LFP-VF 具有較高的容量、最佳的循環(huán)壽命和容量保持率。比容量分別為165.7(0.1 C)，154.9(1.0 C)和124.9(10 C) mAh/g。在1.0 C 倍率下循環(huán)500 次，放電容量為148.2 mAh/g，容量保持率為95.7%。進(jìn)一步證實(shí)了V、F 離子共摻雜可以大大提高LiFePO4的電化學(xué)性能。

Libin Gao 等[32]用傳統(tǒng)的高溫固相法合成Zr、Co 分別對(duì)Li 位和Fe 位的共摻雜樣品是橄欖石結(jié)構(gòu)的。研究發(fā)現(xiàn)，Li0.99Zr0.0025Fe1-xCoxPO4材料的倍率容量和循環(huán)穩(wěn)定性隨著x 的增大而提升，且在x=0.01 時(shí)達(dá)到最大值，然后隨x 的進(jìn)一步增加而下降。且在x=0.01時(shí)，材料Li0.99Zr0.0025Fe0.99Co0.01PO4在0.1 C 的倍率下，首次放電時(shí)的容量為139.9 mAh/g，在50 次循環(huán)后的容量保持率為85%。

多元摻雜同樣顯著提升了LiFePO4的比容量，增強(qiáng)了它們的循環(huán)穩(wěn)定性。La、Ce 對(duì)Fe 位摻雜的樣品高倍率循環(huán)性能很強(qiáng)；Fe 位摻V、O 位摻F 的樣品在常溫、低溫的工作性能好。

包覆改性和摻雜改性都可以使磷酸鐵鋰的性能得到一定的改觀，包覆改性是通過(guò)增加材料的比表面積以及鋰離子的擴(kuò)散面積提升性能；而摻雜改性是從微觀改變晶體的大小，使鋰離子有更寬廣的擴(kuò)散空間，從而改善了性能。兩種改性方法產(chǎn)生的復(fù)合材料都可以更好地適應(yīng)各種工作需求，為動(dòng)力電池提供了更好的選擇。

即使目前在改性方面取得了一定的成就，但是未來(lái)所面臨的材料添加的成本問(wèn)題、結(jié)構(gòu)問(wèn)題及工藝控制問(wèn)題依然存在，發(fā)展的空間還是巨大的。

3 結(jié) 語(yǔ)

磷酸鐵鋰電池不僅在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域占有一席之地，2020 年3 月4 日中國(guó)移動(dòng)發(fā)布了通信用磷酸鐵鋰電池產(chǎn)品集中采購(gòu)的招標(biāo)公告，采購(gòu)磷酸鐵鋰電池共計(jì)6.102 億 Ah（規(guī)格3.2 V）用以建設(shè)基礎(chǔ)通信設(shè)備。這意味著磷酸鐵鋰電池在未來(lái)的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)依然是鋰離子電池家族中很重要的一員。因此，發(fā)展和改進(jìn)LiFePO4的制備方法和改性方法仍然任重而道遠(yuǎn)。

本文介紹了三種磷酸鐵鋰及其復(fù)合材料的制備方法，并分析了其優(yōu)勢(shì)及有待改進(jìn)的問(wèn)題，同時(shí)也對(duì)兩種改性方法的研究進(jìn)度進(jìn)行概括。水熱法適合小規(guī)模的制備，產(chǎn)物的化學(xué)性能較好；碳熱還原法適用于工業(yè)化生產(chǎn)。包覆改性和摻雜改性都可以有效地提升磷酸鐵鋰的性能，也可以使其可以滿足在低溫環(huán)境和高倍率放電的需求。

磷酸鐵鋰電池的使用場(chǎng)景十分廣泛，它的高效性、穩(wěn)定性及其低廉的原料成本使其在鋰離子電池領(lǐng)域占據(jù)一席之地。對(duì)磷酸鐵鋰的性能進(jìn)一步優(yōu)化，以在更多更重要的領(lǐng)域發(fā)揮更好的發(fā)揮它的作用。未來(lái)留給磷酸鐵鋰的舞臺(tái)依舊宏大。