電動汽車的心臟是由電池或燃料電池驅(qū)動的電動機慢睡。隨著電動汽車需求的增加壁袄，對高品質(zhì)電池的需求也不斷提高。鋰離子電池作為電池技術(shù)發(fā)展的首選轩褐，其正極材料是決定電池性能的關(guān)鍵部件之一。磷酸鐵鋰同時具有優(yōu)越的熱穩(wěn)定性狞洋、高可逆性和可接受的工作電壓(3.45Vvs.Li+/Li)纲辽，作為正極材料具有顯著的競爭優(yōu)勢。此前已發(fā)表文章多采用溶劑熱法制備納米磷酸鐵鋰您觉，產(chǎn)物具有良好的電化學性能拙寡，但該法的產(chǎn)率低、成本過高琳水，無法實現(xiàn)規(guī)乃粮猓化生產(chǎn)。與溶劑熱法相比在孝，水熱法制備磷酸鐵鋰成本較低诚啃，但是產(chǎn)物電化學性能差。而且私沮，無論溶劑熱還是水熱合成始赎，由于受到反應(yīng)的局限性（3LiOH + FeSO4+ H3PO4= LiFePO4+ Li2SO4），鋰源的有效利用不超過三分之一仔燕。因此造垛，如何采用水熱法制備具有高性能的納米磷酸鐵鋰并且能循環(huán)利用鋰源，不僅是實現(xiàn)規(guī)牡屯螅化水熱法制備納米磷酸鐵鋰的技術(shù)難題杰泡，也是一個重要的科學問題。
 
最近涯贝，中國科學院金屬研究所研究員王曉輝課題組與南京航空航天大學教授朱孔軍合作列充，在深入理解LaMer形核生長機制的基礎(chǔ)上，通過減小形核窗口時間來增大形核速率跃呛，采用微波水熱合成法在純水的合成環(huán)境中制備出納米LiFePO4频咨。同時利用沉淀劑將濾液中最有價值的LiOH回收再利用，鋰源的有效利用率超過了90%秦砌，大幅度降低了生產(chǎn)成本埃账。由該方法制備的納米磷酸鐵鋰具有迄今為止最高的產(chǎn)率（1.3mol/L），且表現(xiàn)出優(yōu)良的電化學性能经聊，在0.1C倍率下放電比容量為167mAhg-1唱棍，3C倍率下充/放電循環(huán)1000次后，仍能保持初始容量的88%守譬，可以滿足大規(guī)模儲能的實際應(yīng)用估喷。該工作率先實現(xiàn)了高性能納米LiFePO4在純水的合成環(huán)境中的綠色高效合成凛忿，將有力推動其規(guī)模化生產(chǎn)竞川。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在近日出版的《綠色化學》（Green Chemistry, 2018,20, 5215-5223)雜志上店溢。
 
 
 
圖1 經(jīng)典的LaMer形核和生長機制以及實驗結(jié)果。（a）經(jīng)典LaMer機理委乌，顆粒在溶液中成核和生長過程中單體濃度變化的示意圖床牧。（b）三個具有高斯分布的形核函數(shù)。形核函數(shù)的寬度（）對應(yīng)形核時間窗口遭贸。（c）微波加熱和油浴加熱兩種加熱模式下的原位溫度與時間曲線戈咳。（d）由兩種不同的加熱模式制備的LiFePO4沿[100]或[010]方向的尺寸統(tǒng)計。微波加熱的尺寸為63nm壕吹，而在常規(guī)油浴加熱的情況下著蛙，尺寸為105nm。
 
 
 
圖2 LiFePO4納米晶水熱合成路線及鋰回收示意圖算利。以LiOH册踩、FeSO4和H3PO4為原料制備納米LiFePO4。用Ba(OH)2做沉淀劑與濾液反應(yīng)效拭，隨后進行固液分離囤檐，回收LiOH。插圖為LiFePO4的TEM照片甜湾。

 
 
圖3 水熱/溶劑熱合成方法制備LiFePO4單位體積產(chǎn)率的比較膊护。插圖為本工作中合成的LiFePO4的光學照片。
 
 
 
圖4 原始的O-LiFePO4/C和回收的R-LiFePO4/C的電化學性能曲線兜充。（a）O-LiFePO4/C在0.1–10C不同倍率范圍內(nèi)的典型充放電曲線淋渤。（b）倍率性能。(c)O-LiFePO4/C和R-LiFePO4/C在3C倍率下的長循環(huán)穩(wěn)定性雄睦。3C對應(yīng)的充電或放電時間為20分鐘荷十。