锂电池材料橄榄石磷酸铁锂材料的优势介绍
橄榄石磷酸铁锂LiFePO4（LFP）材料的主要优点是原料资源丰富、成本低、电池安全性和循环性能好，其主要缺点是电池比能量低。该材料不仅在电动自行车、电动大巴、电动公交车、特种车行业得到了广泛应用，而且在大规模储能行业得到了广泛的应用。由于该材料中锂离子沿一维通道传输，因此材料具有显著的各向异性、对缺陷结构异常敏感，需要制备过程保障合成反应的高度均匀性和精确的Fe：P比例，才可能获得较好的容量和倍率性能。基于材料结构和合成反应的复杂性，该材料的制备主要有两个难题：一是过程需要还原气氛，反应原料因种类、粒度不同而对还原气氛具有不同的要求，局部还原性过高或者过低都会导致产品中存留杂质；二是材料需要进行表面碳包覆或者与其他类型的导电剂进行复合，这使得材料的杂质和压实密度很难控制。2005年作者所在课题组提出利用控制结晶技术制备高性能磷酸铁前驱体（FP），再与锂源和碳源一起通过碳热还原制备LFP[11]。上述工艺路线经过进一步的改进成为了目前主流的磷酸铁锂材料制备技术[23-29]。为了满足人们对LFP电池性能的不断追求，高均匀性、高批次稳定性成为LFP正极材料最受关注的产品指标，而传统的固相烧结技术一方面在原理上就难以实现高效的一致性控制，另一方面一致性控制会导致工艺成本的显著提高。与固相工艺相比，基于液相工艺制备的前驱体或者基于水热/溶剂热制备的正极材料，具有较好的结构可调性和可控性，同时批次稳定性及反应均匀性好。类似于大化工装置，连续溶剂热工艺容易实现超大规模生产。因此液相技术逐渐成为下一代高品质LFP正极材料制备技术的发展趋势。
橄榄石磷酸锰铁锂LiMn0.8Fe0.2PO4（LMFP）材料是LFP材料的升级版，比能量比LFP高10%；由于Mn和Fe原料的反应动力学和对还原气氛的要求存在差异，该材料的主要缺点是制备困难。目前基于固相法的产业制备工艺还不成熟，尚未得到大规模应用。如果LFP的液相制备技术获得产业应用，则该类材料的制备难题有望迎刃而解。
