球形化可以提高磷酸铁锂的振实密度？还可以解决导电率低和性能不稳定的问题？

 磷酸铁锂作为新一代锂离子电池正极材料，具有价格低、工作电压稳定、无毒环保、结构稳定、安全可靠、热稳定性好、循环寿命长等特点。同样存在离子电导率低，低温性能差和振实密度小等缺点。

碳包覆和离子掺杂技术的缺陷

研究者们尝试各种办法来提高磷酸铁锂的性能，比如碳包覆和离子掺杂技术。尽管通过碳包覆和离子掺杂技术来解决离子电导率低的问题，可以在一定程度上改善磷酸铁锂的低温性能，但是碳包覆技术会造成材料的振实密度减小，导致容量密度和加工性能恶化。离子掺杂可以提高磷酸铁锂的电导率，但是金属离子会阻塞锂离子的扩散通道，从而会降低磷酸铁锂的离子扩散速率。

还有没有其他办法可以综合提高磷酸铁锂性能呢？——球形化。

球形化的优势

磷酸铁的颗粒具有多种形貌，其中球状颗粒具有体积比容量高、堆积密度大等优点，甚至可以解决现有磷酸铁锂的制备方法制成的磷酸铁锂振实密度低、导电率低、形状不规则、性能不稳定等问题。

有研究者以常见的球形和非球形形貌磷酸铁锂作为研究对象，探讨了磷酸铁锂形貌与电池内阻等特性之间的关系，通过实验，得出以下结论：

①形貌对磷酸铁锂电池内阻具有显著影响。相比非球形磷酸铁锂，球形形貌磷酸铁锂电池内阻降低了17.4mΩ；

②磷酸铁锂形貌能够影响电池的交流阻抗。球形磷酸铁锂电池的电荷转移阻抗和锂离子扩散阻抗较低；

③内阻降低对磷酸铁锂电池倍率性能提升效果明显。低内阻的球形磷酸铁锂电池表现出优异的倍率性能。

此外，球形化的磷酸铁锂具有较高的振实密度，优异的流动性、分散性和工艺性能，较低的界面能，比能量较高。十分有利于制作正极材料浆料、电极的涂覆和提高电极片的品质。

如何得到球形化的磷酸铁锂？

①用高密度球形FePO₄前驱体合成球形LiFePO₄颗粒

由于LiFePO₄电化学脱锂得到的产物FePO₄的结构与LiFePO₄极为相近，都属于斜方晶系，拥有相同的空间群Pnmb且两者体积仅相差6.8%。因锂脱嵌前后的材料结构和体积几乎不变，故在以FePO₄为原料制备LiFePO₄过程中，FePO₄前驱体的结构及形貌对LiFePO₄产品的性能有很大的影响。

制得高密度球形前驱体是得到高密度球形产物的有效途径之一。先合成高密度球形FePO4前驱物，再与其他原料混合均匀，通过高温反应，使锂通过球形前驱体颗粒表面的微孔向各方向均匀、同步地渗入前驱体的中心，保持球形形貌。此方法中，球形前驱体可以消除反应过程中由于扩散途径不同引起的微观组分差异，生成组成均匀的LiFePO₄，从而提高材料的性能。

②喷雾干燥法制备球形LiFePO₄颗粒

喷雾干燥（热解）法是将各金属盐按制备复合型粉末所需的化学计量比配成前驱体溶液，经雾化器雾化后，由载气带入设定温度的反应炉中，在反应炉中瞬间完成溶剂蒸发、溶质沉淀形成固体颗粒、颗粒干燥、颗粒热分解和烧结成型等一系列的过程，最后形成规则的球形粉末颗粒。

③熔盐法制备球形LiFePO₄颗粒

熔盐法通常采用一种或数种低熔点的盐类作为反应介质，合成过程会出现液相，反应物在其中有一定的溶解度，这大大加快了反应物离子的扩散速率，使反应物在液相中实现原子尺度混合，反应就由固-固反应转化为固-液反应。反应结束后，采用合适的溶剂将盐类溶解，经过滤洗涤后即可得到合成产物。

磷酸铁锂的形貌和粒度控制工艺通常很复杂，要想稳定大批量制备具有特定形貌和粒径分布的材料还存在一定的难度。但这不失为一个可以努力探索的方向。