喷雾干燥-碳热还原法制备的正极材料提高电池的综合性能

采用喷雾干燥-碳热还原法制备的LiFePO4/C粉体材料具有*的微观形貌，是喷雾干燥前驱体由分散均匀的、粒径10微米左右的皱纹状前驱体颗粒组成。

在喷雾干燥过程中，雾化的液滴进入干燥室后，随着溶剂的蒸发，当液滴表面溶质的浓度达到其临界饱和浓度时，通过成核生长形成外壳，同时壳内溶液的迅速蒸发，形成空心球形颗粒。然后，随着干燥塔内温度降低，颗粒内部气压减小，同时由于碳黑的存在，导致壳的强度降低而塌陷，形成皱纹状颗粒。在碳热还原阶段，随着前驱体颗粒温度的上升，碳黑颗粒包覆在LiFePO₄表面形成200~700nm的初颗粒，使球壳上产生孔隙。而形成的初级颗粒在范德华力和静电作用下，保持了原有的球形结构，它们之间的堆积孔隙则形成微孔。

这种*的微观结构，使材料具有更大的比表面积，能够让正极材料与电解液充分接触，有利于扩大Li离子的扩散面积，增大Li离子的脱嵌速率，解决了LiFePO₄扩散系数小的问题。在后期电池制备过程中，这种球形结构呈现出优异的流动性和分散性，表面易涂覆等特点，没有明显的掉粉现象，具有良好的操作性。说明采用喷雾干燥-碳热还原法制备的多孔隙球形LiFePO4/C正极材料，不仅以3价Fe为原料降低了生产成本，碳热还原提供的还原气氛有利于保持二价Fe的稳定，提高产物纯度，而且多余的还原剂碳作为成核剂阻碍了晶粒的聚集长大，控制了产物的形貌，有利于电解液的渗透和Li离子的脱嵌，提高材料的综合性能。