磷酸铁锂在新能源电池研究中具有很好前景，其磷为+5价，与次磷酸钠，亚磷酸钠等+3价磷不不同，其稳定性，环保性性较好。磷酸铁锂为有序的橄榄石结构，在所有研究用于锂离子电池正极的材料中，其价格低廉，资源丰富，无毒无环境污染，具有适中的电位平台和较高的比容量，结构也非常稳定，现已大量用于锂离子电池，特别是动力电池正极材料的生产。磷酸铁锂性质、用途及制备合成方法如下。

一，性质及用途

磷酸铁锂分子式为：LiFePO4，它的晶体具有有序的橄榄石结构，属于正交晶系，每个晶胞中含有4个“FePO4”单元，其中氧原子以稍微扭曲的六方紧密堆积方式排列。Fe与Li各自处于氧原子八面体中心位置，形成FeO6八面体和LiO6八面体。P处于氧原子四面体中心位置，形成PO4四面体。交替排列的FeO6八面体通过共用顶点的一个氧原子相连，构成FeO6层。在FeO6层之间，相邻的LiO6八面体在b方向上通过共用棱E的两个氧原子相连成链。每个PO4四面体与一个FeO6八面体共用棱上的两个氧原子，同时又与两个LiO6八面体共用棱上的氧原子。Li+在4a位形成共棱的连续直线链并平行于c轴，从而Li+具有二维可移动性，使之在充放电过程中可以脱出和嵌入。强的P-O共价键形成离域的三维立体化学键使LiFePO4具有很强的热力学和动力学稳定性，其密度也较大。

二，磷酸铁锂的制备方法

直接合成磷酸铁锂的方法主要有高温固相反应法、熔盐浸渍法、水热法、微波合成法和喷雾热解法，按照前驱体制备工序还有溶胶凝胶法、液相氧化还原法、共沉淀法、机械化学活化法和乳液干燥法等。其中传统的高温固相法制备的材料晶粒尺寸大小不易控制，而且电化学性能较差，而改进的高温固相法是把液相机械化学活化法运用到其合成工艺当中，适合于工业化生产。

1，高温固相法

高温固相法是一种重要的现代陶瓷粉体制备方法之一。目前商业化的LiCoO2和LiMn2O4大都是由高温固相法制得。影响高温固相反应速率的主要因素有以下三方面：

①反应物之间的接触面积；②生成物相的成核速度；③相界面间特别是通过生成物相层的离子扩散速度。

此法制备的产物存在以下缺点：物相不均匀，晶体无规则形状，晶体尺寸较大，粒度分布范围宽，且煅烧时间长。固相反应合成法所得到的产物电化学性能较差，这是由于锂盐、铁盐和磷酸盐未充分接触，导致了产物局部结构的非均一性造成的。但固相法设备和工艺简单，制备条件容易控制，便于工业化生产，是目前在科研和工业化生产中采用的*主要的一种现代陶瓷粉体制备方法。如果在烧结过程中，让原料充分研磨，控制好前驱体的粒度，并且在烧结结束后的降温过程中严格控制淬火速度，则能获得电化学性能和物理性能良好的粉体。

2，水热法

水热法是以可溶性亚铁盐、锂盐和磷酸为原料，在水热条件下直接合成磷酸铁锂LiFePO4。由于氧气在水热体系中的溶解度很小，水热体系为磷酸铁锂的合成提供了一个优良的惰性环境，因此，水热合成不再需要惰性气体保护。水热法具有物相均一、粉体粒径小、过程简单等优点。但只限于少量的粉体制备，而且合成的材料容易发生离子混排现象，必要时候需要经过后续热处理才能获得满意的结果，此外水热法若要扩大产量，却受到诸多限制，特别是大型的耐高温高压反应器的设计制造难度大，造价也高。

3，微波合成法

微波加热过程是物体通过吸收电磁能发生的自加热过程，由于微波能直接被样品吸收，所以在短时间内样品可以被均匀快速地加热。具体方法是在可控功率的微波炉中，利用活性炭作为吸波材料。活性炭在微波场中升温速率很快，一方面可以提供热源，另一方面活性炭在高温下能氧化成CO，产生还原气氛，能有效阻止Fe²+的氧化，可在较短的时间内合成产物。微波合成法具有反应时间短（3~10min），能耗低，合成效率高，颗粒均匀等优点而成为很有前途的合成方法。微波合成法具有制备过程快捷，省去惰性气体保护的优点，但是过程难于控制，设备投入较大，难于工业化。

4，熔盐浸渍法

熔盐法是从金属冶炼中发展起来的一项技术，广泛应用于制取金属、提纯金属等冶金工业，同时在能源工业和有机、无机合成方面也有应用。它利用某些盐类在熔点之上形成熔融态，形成一种离子化的高温溶剂，在其中可以溶解不同的溶质，并发生化学反应，具有一系列重要的优点：使高温下的固相反应转化为一种高温下的“液相”反应，从而使由离子扩散控制的反应速率大大加快，特别是在室温是不可逆的O²的交换在熔盐中遵循化学平衡定律；和在通常的溶剂中一样，熔盐中的反应可以定量控制；反应的均匀性也可以大大提高；比在液相或气体介质中，温度能够较容易地受自身控制。熔盐法在氧化物陶瓷粉末的制备上也有不少的应用，熔盐法中要消耗大量的熔盐，而且焙烧产物要用去离子水反复洗涤以去除熔盐离子。因此工业生产代价大，熔盐法仅仅适合于科学研究。

5，其他制备方法

(1)喷雾热解法喷雾热解过程就是前驱体溶液被雾化成液滴后进入一个高温反应区内瞬间完成溶剂蒸发、溶质热分解反应烧结得到产物粉末的过程。该方法制备的粉末球形度好，尤其适合制备多组分粉末，制得粉末的成分分布均匀，组分损失少，可*控制化学计量比。喷雾热分解过程很容易出现溶剂蒸发太快而导致溶质在液滴表面沉淀而形成空心或者不规则的粒子，而且工业化的喷雾热分解设备造价也很高。

(2)溶胶凝胶法溶胶凝胶法作为低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法，在软化学合成中占有重要地位，更广泛用于制备纳米粒子。溶胶凝胶法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中，然后经过水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理制备出纳米粒子和所需要材料。溶胶凝胶法具有前驱体溶液化学均匀性好（可达分子水平）、凝胶热处理温度低、粉体颗粒粒径细小均匀、反应过程容易控制、设备简单的特点。但是溶胶凝胶法干燥收缩大，工业化难度较大，合成周期长。

(3)液相氧化还原法

液相氧化还原法是将可溶性Fe²+氧化成Fe³±使之形成FePO4沉淀，然后用碘化还原法把FePO4还原成LiFePO4。该方法所制得的LiFePO4晶粒为纳米级颗粒，而且粒径分布很均匀。在这类制备方法中用了H2O2、LiI、维生素C酸等试剂，从而增加了产品的成本和工艺的复杂性。

(4)机械化学活化法

机械化学法的基本原理是利用机械能来诱发化学反应或诱导材料组织、结构和性能的变化，以此来制备新材料。作为一种新技术，它具有明显降低反应活化能、细化晶粒、极大提高粉末活性和改善颗粒分布均匀性及增强体与基体之间界面的结合，促进固态离子扩散，诱发低温化学反应，从而提高了材料的密实度、电、热学等性能，是一种节能、高效的材料制备技术。它是通过高能球磨，应力、应变、缺陷和大量纳米晶界、相界产生，使系统储能很高，粉末活性大大提高，甚至诱发多相化学反应。目前已在很多系统中实现了低温化学反应，成功合成出新物质。至今已经用机械化学研制出超饱和固溶体、金属间化合物、非晶态合金等各种功能材料和结构材料，也已经应用在许多高活性陶瓷粉体、纳米陶瓷基复合材料等的研究中。

(5)共沉淀法

共沉淀法是以Fe²+、Li+、PO4³的可溶性盐为原料，通过控制溶液的pH值来使这些组分从溶液中沉淀出来，然后沉淀产物经过过滤、洗涤、干燥、高温热处理就可以得到LiFePO产物。通过共沉淀法制备的前驱体的各个组分具有分子尺度的混合，因此后续热处理的时间可以缩短，反应温度也会降低。通过此法制得的磷酸铁锂结晶完美，电化学性能优良，但沉淀过滤困难，不利于实现工业化生产。