磷酸铁锂前驱体磷酸铁的研究进展
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摘 要：磷酸铁锂安全性较高，同时具备原料来源多和环境友好特点，是锂离子电池主要材料。在对磷酸铁锂进行分析发现，前驱体磷酸铁与其结构比较类似，与磷酸铁锂结合具有较为理想优势，其中磷酸铁能够生成铁源与磷源，仅将锂源添加其中即可实现磷酸铁锂制备，具有工艺简单可控特点。本文主要对磷酸铁锂前驱体磷酸铁进行研究。
关键词：磷酸铁锂；前驱体磷酸铁；研究
在对磷酸铁锂制备方法进行研究发现，其主要是由固相合成与液相合成方法形成，对于固相合成方法来讲，可以将其划分为微波法和高温固相方法等；而液相合成方法有沉淀法和水热法等。固相法作为当前磷酸铁锂重要工艺，选择传统高温固相方法，其工艺比较简单，但其生产周期长与能耗高等，使产品质量受到影响，可见磷酸铁锂的合成，应选择适合方式进行。
1 磷酸铁的结构及特点
对磷酸铁研究发现，其主要呈浅黄色与白色粉末特征，可以实现水合物的形成，呈不同晶体类型。有关文献研究显示，磷酸铁晶型包括：正交晶系FePO4与异磷铁锰矿FePO4等，对于其中异磷铁锰矿FePO4分析发现，因其是亚稳态型结构，应利用磷酸铁锂实现脱锂操作，严禁直接选择铁盐、磷酸盐合成。
2 磷酸铁的制备方法
在进行磷酸铁分析发现，其主要作用为磷酸铁锂的正极材料，通常应用在催化剂方面，研究数据显示，磷酸铁不同合成形成，根据原料类型具体包括：三氯化铁和磷酸反应等。受高温原因影响，氯化氢与硝酸分解，在氨水中和后获取磷酸铁。在硫酸亚铁予以磷酸酸化以后，和氯酸钠、过氧化氢相反应，能够实现磷酸二氢铁的形成，当和氢氧化钠进行调节后pH值为2，促进磷酸铁的生产[1]。另外，将磷酸盐和硫酸铁进行结合，使pH值低于2形成磷酸铁。根据合成方法进行划分时，可以将其具体分为：沉淀法、水热法以及溶胶凝胶法等。
2.1 沉淀法
在进行磷酸铁的制备时，沉淀法通常可以划分为两种，即均相沉淀方法和快速沉淀方法，就均相沉淀方法而言，其主要是利用化学反应释放构晶离子，利用沉淀剂浓度对颗粒生长予以把控，以此获取纯度较高产品，同时保证其粒度均匀性。快速沉淀方法是指：搅拌过程将沉淀剂填入其中，短时间内实现沉淀，此种方法可能造成局部不均匀性，利用温度控制方式，对其形貌予以改善。在相关研究中，将磷酸和六水氯化铽作为基础原料，将活性剂添加其中，不仅需要保证力度分布的均匀性，而且还能确保磷酸铁具有较为理想分散性特点。有关研究学者发现，选择三氯化铁与硝酸铁、磷酸，对其进行混合反应，受高温影响氯化氢会随之分散挥发，选择氨水中和酸即可获取磷酸铁；受酸性条件影响，借助氧化剂进行亚铁盐的反应，使其成为铁盐溶液，以磷酸盐和铁盐相互作用的方式，实现碱型磷酸铁的生成，同时包含氢氧化铁，在磷酸溶液的处理后，氢氧化铁会随之转换成正磷酸铁[2]。对于此种方法的应用，可以保证磷酸铁具有较高纯度，具备操作简单和成本低等优势。实际研究中，选择油与活动性，将其混合为乳浊液，将磷酸盐、三价铁盐应用其中，能够对pH值予以控制，促进正磷酸铁的生成，整个操作过程，磷酸铁处于空心结构，具备放电容量倍率高等特点。采取沉淀法进行磷酸铁的制备时，通常具备设备需求低和成本少等特点，以控制反应方式制备，可以应用于大范围工业生产中。
2.2 水热法
水热法作为超细粉体制备方法，其主要是指：密封压力容器内，将水作为溶剂，以高温高压为主产生化学反应，对水热法优势进行分析发现，其主要表现为加快离子间反应，在水解反应持续加剧下，氧化还原会相对比较明显。当选择水热法时，以120℃为基础持续7天处理，从而获取晶体状磷酸铁，可见反应釜内增加亚铁盐，通过加酸控制pH值，并将双氧水加入其中，能够促进磷酸铁的生成，再选择磷酸溶液进行出产品的转换后生成磷酸铁。对于磷酸铁生成，应保证其充分反应，使其具有较高反应率，获取产品后总体含量为28%-29%，因粒径细小，应维持D50低于2μm和P超过16%标准。然而，水热法仍然存在一些缺陷，如设备使用要求高和技术难度大等，使其在工业化中呈现较高应用难度。
2.3 溶胶凝胶方法
对溶胶凝胶方法来讲，将高活性化合物作为前驱体，以液相为前提进行原料混合，可以通过水解反应和化学反应，使溶液内形成溶胶体系。当溶胶缓慢聚合后生成网络结构凝胶，将溶剂填充至凝胶网络结构，可以使其形成凝胶，在进行干燥等相关处理后，制备出纳米亚、分子结构材料。因此，溶胶凝胶方法的运用，其优势表现在化学反应后低温度环境制备方面，具有材料纯度高于均匀性等特点，但整个制备过程需要花费较多时间[3]。
3 结束语
在对磷酸铁和磷酸铁锂进行分析发现，两者结构存在一定类似性，属于磷酸铁锂制备前驱体，对于锂离子电池的正极材料进行制备时，此种材料占据主要位置。本文在对磷酸铁结构和制备方法进行研究后得出，沉淀法与水热法属于当前主要方法，在微乳液法和空气氧化方法等新型方法出现后，前驱体磷酸铁具有高效性，可以提升产品性能，实现生产成本的控制。
参考文献：
[1]李超，刘述平，冯雪茹.磷酸铁锂前驱体磷酸铁的研究进展[J].广州化工，2017，45（24）：17-19.
[2]刘慧，胡耐根.锂电池正极材料磷酸鐵锂的前驱体磷酸铁的制备[J].新余学院学报，2017，22（4）：149-152.
[3]柯翔，肖仁贵，廖霞，等.磷酸铁前驱体纳米孔洞结构对磷酸铁锂电性能的影响[J].现代化工，2017，37（11）：125-129.
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