球料比对产物的影响固定转速为700r/min,球磨时间为6h,球料比分别为215、3、315和4时进行实验,通过XRD图分析产物的物相组成。实验结果如所示。通过不同球料比合成产物的XRD谱图与LiFe-PO4的标准卡片(e)对比分析,3个产物的特征吸收峰位均相同且峰型尖锐,证实产物主要晶相为橄榄石相的磷酸亚铁锂。
当球料比为215时,LiFePO4样品的杂相峰相对较多,主要是因为在球料比较小时,某些原料未能完全转化为LiFePO4而产生的。随着球料比不断地增大,即球料比达到3时,特征衍射峰强度显著增强,杂质相减少,说明产品趋向纯化,晶相结构更趋完善。由于磨球的增多,物料受到的机械力增加,机械化学发生的效率更大,从而导致混合粉末发生一系列显著的物相转变<5>。但球料比过大(超过3时),XRD图表现为杂质相增多,特征衍射峰强度减弱,(d),粉末可能又重新团聚,从而影响物料的进一步活化。
转速对产物的影响在固定球料比为3,球磨时间为6h,转速分别为500、600、700和800r/min时进行实验,通过XRD图分析产物的物相组成。实验结果如所示。为不同转速下产物的XRD谱图,由图可知,随着转速由500r/min逐渐增大到700r/min的过程中,所得产物的杂质相逐渐减少,半衍射峰变得尖锐,表明产物磷酸亚铁锂纯度增大。一般转速越大,球磨越充分,得到的粉末越细小,相关性能也相应的越高。转速达到700r/min时,产物的杂质相最少,得到产物纯度最大。但转速过大,超过800r/min时,导致物料之间因形成桥接而开始出现团聚、结块的现象,使得物料平均粒径偏大,不利于下一步的灼烧,从而使磷酸亚铁锂的形成受阻。
高温灼烧过程对产物的影响温度对产物的影响将经条件优化后物料分别在500、600、700和800e下灼烧3h,分析不同温度下产物物相组成的变化情况。实验结果如所示。不同灼烧温度下所得LiFePO4的XRD图与LiFePO4标准卡片对比可知,不同温度灼烧下的产物都表现出明显的特征衍射峰。而产物的杂质相在500e下尤为明显,这可能是由于在较低温度下,物料未达到反应活化能,LiFePO4晶粒发育不完整,并含有一定的非晶成分所致。
实验表明:随着不断提高灼烧温度,且在500700e范围内,LiFePO4各晶面的特征衍射峰强度逐渐增加,杂质相的数目明显减少,由(c)可知,尤其是在700e时表现最为显著。这说明LiFePO4晶体的形成、生长与灼烧温度有很大的关系,表现为高温灼烧有利于晶体完善的生长<6>。随着温度的升高,LiFePO4在界面上或界面邻近的晶格内不断发生局部规整或取向规整反应,其结晶度不断增大,结晶趋于完美。但灼烧温度过高且达到80Oe时,样品开始出现新的杂质相,特征衍射峰强度减弱,这很可能是由于过高的温度破坏了LiFePO4的晶相结构,导致LiFePO4含量降低。