連續(xù)超臨界水熱合成磷酸鐵鋰的工藝基礎(chǔ)研究.pdf

1、連續(xù)超臨界水熱合成(Continuous Supercritical Hydrothermal Synthesis)工藝作為一種快速高效的制備技術(shù)在制備微納米顆粒領(lǐng)域占有重要地位。與傳統(tǒng)的微納米顆粒制備相比，連續(xù)超臨界水熱工藝具有實(shí)驗(yàn)周期短，過程參數(shù)可控，產(chǎn)物性質(zhì)均一，工藝綠色環(huán)保等優(yōu)勢。本文采用連續(xù)超臨界水熱合成技術(shù)對磷酸鐵鋰微納米顆粒進(jìn)行了制備，考察了不同工藝參數(shù)對產(chǎn)物性質(zhì)的影響，分析了過程參數(shù)對產(chǎn)物晶粒的結(jié)晶動力學(xué)影響。所做工作和

2、結(jié)論主要包括以下內(nèi)容:
　　(1)建立了連續(xù)超臨界水熱合成工藝。成功制備出了純相的球形LiFePO4微粒和形貌各異的摻雜不同金屬陽離子的摻雜相LiFexM1-xPO4微粒（其中，M=Cu，Mn和Mg，x=0.05，0.1和0.3）。
　　(2)分析了溫度、壓力、進(jìn)料速率、原料液濃度以及Fe2+保護(hù)方法等過程參數(shù)對LiFePO4產(chǎn)物微粒性質(zhì)的影響，對不同條件制備的微粒進(jìn)行了XRD、粒度分布、掃描電鏡等表征，并對材料進(jìn)行了循環(huán)伏

3、安循環(huán)檢測等電化學(xué)測試。
　　(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度為390℃，壓力為25 MPa，原料液中Li+濃度為0.06mol/L，進(jìn)料速率為20 mL/min，采用添加抗壞血酸的化學(xué)保護(hù)方法時(shí)，制備出的產(chǎn)物顆粒同時(shí)具有較高的結(jié)晶質(zhì)量和均勻的粒度分布特性，以上條件為最佳的制備條件。該條件下制得的材料平均粒徑為700 nm，顆粒的微觀形貌呈分散均勻，表面帶有褶皺的球形顆粒。經(jīng)過20圈循環(huán)伏安檢測，氧化還原電位差始終保持在0.203 V，具

4、有可靠的脫嵌鋰可逆性和循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(4)利用MSMPR結(jié)晶模型考察了連續(xù)超臨界水熱合成工藝中溫度、壓力、原料液濃度和進(jìn)料速率對LiFePO4微粒的結(jié)晶過程的影響。建立了不同實(shí)驗(yàn)條件下LiFePO4微粒的結(jié)晶速率B和生長速率G的動力學(xué)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在連續(xù)超臨界水熱合成的實(shí)驗(yàn)條件下，LiFePO4晶粒的生長均符合“與粒度無關(guān)的生長”規(guī)律。在高溫、低壓、高原料液濃度和大進(jìn)料速率的實(shí)驗(yàn)條件下，產(chǎn)物晶粒具有較高的生長速率，更容易