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1、背景
航标专用磷酸铁锂电池具有价格低廉、无毒、不吸潮、热稳定性好、比能量高、循环性能好、安全性能突出及对环境无污染的特点，理论容量为170mAh/g，工作电压约为3.45V，是一种新型颇具有潜力的正极材料，受到科研工作者的广泛关注。目前磷酸铁锂的制备方法主要是固相法，通过掺杂高导电性能物质和优化材料颗粒大小可以克服导电性能差而导致材料容量低的不足，近年来的研究工作主要集中在改善磷酸铁锂材料的导电性能方面。航标专用磷酸铁锂材料的振实密度低，导致其体积比容量低，制约了该材料的应用，通过其它方法 提高其堆积密度也是该材料能否应用的关键。本文通过液相沉淀法制备了类球形的前驱体NH4FePO4，以此前驱体合成了高比能量的LiFePO4及掺碳的LiFePO4d/C正极材料，并对其理化性能和电化学性能进行了研究。
2、航标专用磷酸铁锂电池实验
2.1 航标专用磷酸铁锂电池样品的制备
分别以FeSO4·7H20（分析纯）为铁源配制成浓度为1 mol/L的溶液，以NH4H2PO4 为磷源配制成浓度为1mol/L的溶液，及以10mol/L的氨水为原料，以0.5mol/L的柠檬酸为络合剂，分别按照一定的速率加入到反应器中，控制反应器内一定的温度、PH值、搅拌强度和停留时间，便可得到球形的NH4FePO4.H2O前驱体沉淀。将合成的前驱体NH4FePO4·H20洗涤干燥后与摩尔比为Li：Fe=1.05：1的Li2CO3，（电池级）混合，再加入质量分数为8％的葡萄糖，在高速球磨机中以无水乙醇为介质球磨6h。将球磨好的样品置于预抽真空气氛高温炉中进行焙烧热处理，在700～C下恒温18h，随炉冷却可得高密度含碳LiFePO4正极材料样品，记为A。并用同样的工艺制备了不加葡萄糖的纯LiFePO4样品，记为B。
2.2 航标专用磷酸铁锂电池样品表征
用Hitachi S-550型扫描电子显微镜（SEM）观察合成产物的形貌，采用日本理学D/MAX-PC2200 X射线衍射仪（Cu靶=0．15405nm）对产品进行物相晶体结构分析，使用Thermo Nicolet的Avatar 360 FTIR红外光谱仪对样品的红外吸收光谱进行测试。
2.3 航标专用磷酸铁锂电池电化学性能测试
试验航标专用磷酸铁锂电池正极片按质量比LiFePO4：乙炔黑：PVDF=85：10：5的比例混合均匀后压片制成。将制好的电极片于120℃真空干燥24h以上。模拟航标专用电池以做好的正极片为正极、金属锂片为负极、celgard2400聚丙烯多孔膜为隔膜，1mol/L，LiPF6的碳酸乙烯酯（EC）和二甲基碳酸酯（DMC）的混合溶液（体积比为=1：1）为电解液。所有电池的装配过程均在充满氩气的手套箱中进行。将试验电池置于新威BTS计算机程控充放电测试仪上进行电化学性能测试，电压区间为0.2～4.25V，测试的电流密度分别为0.3 mA/cm2和3mA/cm2 ，约为0.1C和1C。采用PGZ301型电化学工作站（法国SAS公司）测试样品的交流阻抗。
3、航标专用磷酸铁锂电池试验结果
前驱体呈比较规则的球形状，样品LiFePO4／C材料基本呈类球形且颗粒度大小一致性较好，平均粒径在1m左右，纯相的LiFePO4样品外貌规则性较差，颗粒较大且一致性不好，有团聚现象。与其他研究结果相比，本实验所合成材料的粒度比较小，说明本实验中碳较好地包覆在LiFePO4表面，在烧结过程中能抑制LiFePO4晶粒长大，故能得到粒度相对较小且分布比较均匀的LiFePO4/C材料。正极材料的粒度减小有利于改善其电化学性能，特别是航标专用磷酸铁锂电池的大电流充放电性能，同时对电池制作工艺也非常有利。
4、结论
通过沉淀法制备了前驱体磷酸亚铁铵，并以此中间体成功合成了高密度LiFePO4正极材料，振实密度达1.41g/cm3。通过SEM、XRD等测试了样品的微观结构，发现该方法制备的磷酸铁锂材料具有完整的橄榄石结构，并具有良好的电化学性能和循环使用性能，首次放电比容量可达144.6mAh/g。该工艺方法简单、稳定，合成时间短、能耗小，容易控制，是一种很有应用前景的磷酸铁锂制备工艺。
