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采用均相沉淀法,以表面活性剂为粒度和形貌控制剂,制备了超细圆片状磷酸铁粉体,考察了反应物浓度、表面活性剂浓度、反应温度和反应时间对磷酸铁粉体大小的影响。EDS分析表明所制备磷酸铁纯度高;TG/DTA分析表明磷酸铁在160~238℃失去二个结晶水,在650~693℃有晶型的转变;XRD分析表明磷酸铁在500,600,800℃时衍射峰变得尖锐,半峰宽变窄,产物属六方晶系,空间群P3121(152),晶胞参数为a=b=5.036(?),c=11.255。FT-IR和Raman显示,PO43-的吸收主要分布于两个谱带,即1120~940 cm-1区间的强吸收和650~540 cm-1区间的中强吸收,在更低波数还存在磷酸盐的晶格振动模式。
采用FWO、KAS、Coats-Redfern三种等转化率法求得磷酸铁脱水反应的活化能大小范围为74.33~87.78 kJ·mol-1,指前因子lnA=12.14。磷酸铁热分解过程的最概然机理为成核与生长过程(n=1),机理函数为G(a)=[-ln(l-a)],控制步骤为A1。
以自制的两种磷酸铁为铁源,氢氧化锂为锂源,蔗糖为还原剂和碳源,采用碳热还原法制备了LiFePO4/C。TG/DTA分析表明所制备LiFePO4的温度应该高于451℃;XRD、红外光谱表明两种方法提供的原料在700℃下都制备得到结晶良好的纯相LiFePO4/C。通过扫描电镜观察发现均相沉淀法合成的LiFePO4/C形状为圆片状,与前驱体的形貌相同,且颗粒大小分布均匀;而氧化液相沉淀法制备的颗粒形貌则很不规则。电化学测试表明:在0.2 C,0.5 C,1C下首次放电容量分别为:143.8 mAh·g-1,140.6 mAh·g-1,131.2mAh· g-1,在0.5 C下经50次循环容量仍保持为138.5 mAh·g-1,容量保持率高达98.6%。而以氧化液相沉淀法制备的FePO4为前驱体所合成的LiFePO4/C放电容量较低,在0.5 C下仅为89.2 mAh·g-1。可见,以形貌规整的圆片状FePO4为前驱体所合成的LiFePO4显示了优越的电化学性能。