超临界溶剂热合成纳米磷酸铁锂晶体生长机制探究

作     者：张宝权 王树众 刘璐 刘慧 杨健乔 ZHANG Baoquan;WANG Shuzhong;LIU Lu;LIU Hui;YANG Jianqiao

作者机构：西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 

出 版 物：《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期：2023年第57卷第2期

页      面：100-109页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：陕西省重点研发计划资助项目(2021GXLH-Z-079) 国家自然科学基金资助项目(52101096,52176162)。 

主　　题：超临界溶剂热合成 磷酸铁锂 晶体生长 纳米化 

摘      要：针对目前超临界溶剂热合成纳米磷酸铁锂(LiFePO_(4))的晶体生长机制及反应参数影响规律尚不明确的问题,采用超临界溶剂热合成方法在340~400℃反应温度下制备了平均粒径为68~85 nm的LiFePO_(4)粉体,表征并分析了产物的晶体结构及粒径等性能,评估了超临界乙醇中纳米LiFePO_(4)晶体生长过程表观活化能及生长机制,并建立了纳米LiFePO_(4)晶体生长动力学。结果表明,纳米LiFePO_(4)在超临界溶剂中的生长过程对其最终尺寸起主导作用,且生长过程受表面反应控制,符合多核控制的二阶生长动力学。纳米LiFePO_(4)产物的电化学性能测试表明,在400℃下获得的样品在0.1 C(C为电池充放电倍率)倍率下的初始放电比容量达到153.5 mA·h/g,放电倍率提高至5 C时容量保持率为68.3%。在340℃反应温度下:所得产物中的杂质(Li_(3)Fe_(2)(PO_(4))_(3)和Fe_(3)(PO_(4))_(2))导致电池出现了严重的极化效应;在高速充放电下,容量严重衰减,5 C倍率容量保持率仅为46.9%。本研究揭示了超临界溶剂热合成纳米LiFePO_(4)晶体的生长机制,可为后续工艺参数优化及工业化应用提供理论支撑。