鈉長(zhǎng)石-羥磷鋁鋰石巖

磷鋰鋁石主要產(chǎn)于花崗偉晶巖中，與鋰輝石、微斜長(zhǎng)石或條紋長(zhǎng)石、石英、白云母、綠柱石、電氣石等共生。磷鋰鋁石也產(chǎn)于云英巖及石英脈中，與石英、黃玉、云母、錫石等共生。磷鋰鋁石常被晚期礦物交代，生成許多次生磷酸鹽礦物。

礦物產(chǎn)地有新疆阿爾泰，福建南平等地。

晶體呈沿b軸延伸的短柱狀，沿(111)成雙晶，多為聚片雙晶。常呈致密塊狀集合體產(chǎn)出。次生磷鋰鋁石呈不規(guī)則細(xì)粒狀。解理(100)完全，(110)中等。硬度5~6，相對(duì)密度2.92~3.15。顏色呈微帶黃的灰白色，白色以及粉紅色，玻璃光澤或油脂光澤。

然而，磷酸鐵鋰堆積密度低的缺點(diǎn)一直受到人們的忽視和回避，尚未得到解決，阻礙了材料的實(shí)際應(yīng)用。鈷酸鋰的理論密度為5.1g/cm3，商品鈷酸鋰的振實(shí)密度一般為2.0-2.4g/cm3;而磷酸鐵鋰的理論密度僅為3.6g/cm3，本身就比鈷酸鋰要低得多。

為提高導(dǎo)電性，人們摻入導(dǎo)電碳材料，又顯著降低了材料的堆積密度，使得一般摻碳磷酸鐵鋰的振實(shí)密度只有1.0-1.2g/cm3。如此低的堆積密度使得磷酸鐵鋰的體積比容量比鈷酸鋰低很多，制成的電池體積將十分龐大，不僅毫無(wú)優(yōu)勢(shì)可言，而且很難應(yīng)用于實(shí)際。

因此，提高磷酸鐵鋰的堆積密度和體積比容量對(duì)磷酸鐵鋰的實(shí)用化具有決定意義。粉體材料的顆粒形貌、粒徑及其分布直接影響材料的堆積密度。

舉例來(lái)說(shuō)，Ni(OH)2 是用于鎳氫電池和鎳鎘電池的正極材料。以前，人們采用片狀的Ni(OH)2，其振實(shí)密度只有1.5-1.6g/cm3;目前采用的球形Ni(OH)2 的振實(shí)密度可達(dá)2.2-2.3g/cm3;球形Ni(OH)2 已基本上取代了片狀的Ni(OH)2，顯著提高了鎳氫電池和鎳鎘電池的能量密度。

本實(shí)驗(yàn)室借鑒高密度球形Ni(OH)2 的研究成果，開(kāi)發(fā)成功了鋰離子電池高密度球形系列正極材料，包括LiCoO2 、LiMn2O4 LiNi0.8Co0.2O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 等。

其中LiCoO2、LiNi0.8Co0.2O2 的振實(shí)密度已可達(dá)到2.9g/cm3，遠(yuǎn)高于商品化的同類材料。研究和實(shí)際應(yīng)用表明，球形產(chǎn)品不僅具有堆積密度高、體積比容量大等突出優(yōu)點(diǎn)，而且還具有優(yōu)異的流動(dòng)性、分散性和可加工性能，十分有利于制作正極材料漿料和電極片的涂覆，提高電極片品質(zhì);此外，相對(duì)于無(wú)規(guī)則的顆粒，規(guī)則的球形顆粒表面比較容易包覆完整、均勻、牢固的修飾層，因此球形產(chǎn)品更有希望通過(guò)表面修飾進(jìn)一步改善綜合性能。

在此基礎(chǔ)上，我們提出:球形化是鋰離子電池正極材料的發(fā)展方向。目前國(guó)內(nèi)外報(bào)導(dǎo)的LiFePO4 正極材料都是由無(wú)規(guī)則的顆粒組成的，粉體材料的堆積密度和能量密度較低。因此，本項(xiàng)目致力于LiFePO4 材料顆粒的球形化，通過(guò)顆粒的球形化來(lái)提高材料的堆積密度和體積比容量;在此基礎(chǔ)上，發(fā)揮球形材料易于表面包覆的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步通過(guò)球形顆粒的表面修飾提高材料的綜合性能;在對(duì)LiFePO4 材料顆粒的球形化和表面修飾的過(guò)程中，充分借鑒、吸收、利用人們?cè)谔岣吡姿徼F鋰的電導(dǎo)率方面已取得的優(yōu)秀成果;最終制備出球形、高堆積密度、高體積比容量、高導(dǎo)電性的LiFePO4 正極材料，使之能應(yīng)用于中大容量、中高功率的鋰離子電池，促進(jìn)該材料的產(chǎn)業(yè)化。

目前，本研究室采用二價(jià)鐵鹽或三價(jià)鐵鹽、磷酸或磷酸鹽、氨水為原料，通過(guò)控制結(jié)晶技術(shù)合成高密度球形磷酸鐵前驅(qū)體，再與鋰源、碳源共混熱處理，通過(guò)碳熱還原法合成摻碳的高密度球形磷酸鐵鋰。該磷酸鐵鋰粉體材料由單分散球形顆粒組成、粒徑5-10μm、堆積密度大(振實(shí)密度可達(dá)1.6-1.8g/cm3)、流動(dòng)性好、可加工性能好，可逆容量140mAh/g。