klassische Synthesemethoden lassen sich in Festkörperreaktionen und Lösungsmethoden einteilen, je nach den verwendeten Vorstufen (Abbildung 2).

Keramikverfahren ist die einfachste und traditionellste Synthesemethode weil einfaches Verfahren und einfaches Scale-up. es besteht im manuellen Mahlen der Reaktanten und ihrer anschließendes Erhitzen in Luft, oxidativer, reduzierender oder inerter Atmosphäre, je nach zielender Verbindung. Der große Nachteil dieser Methode sind die hohen Kalzinierungstemperaturen ab 700 bis 1500º C, was das Wachstum und die Sinterisierung provoziert der Kristalle, was zu mikrometergroßen Teilchen (>1 m) [Eom, J. et al. (2008); Cho, Y. & Cho, J. (2010); Mi, C.H. et al. (2005); Yamada, A. et al. (2001)]. Die makroskopischen Dimensionen der synthetisierten Partikel führen zu einer begrenzten Kinetik von li Insertion/Extraktion und erschwert die richtige Kohlenstoffbeschichtung von Phosphatpartikeln [Song, H-K. et al. (2010)]. Für Aus diesem Grund war es notwendig, Kohlenstoff während hinzuzufügen oder nach dem Schleifprozess, was die Verwendung eines zusätzlichen Schleifschritts erfordert [Liao, X.Z. et al. (2005); Zhang, S.S. et al. (2005); Nakamura, T. et al. (2006); Mi, C.H. et al. (2005)]. Mechanochemisch Die Aktivierung kann als Variante des keramischen Verfahrens angesehen werden, aber die endgültige Kalzinierungstemperatur ist niedriger, von etwa 600º c [Kwon, S. J. et al. (2004); Kim, C.W. et al. (2005); Kim, J-K. et al. (2007)]. Dies Wegen der mechanischen Vermahlung ist die Korngröße etwas geringer.

Abb. 2. Schema der klassischen Synthesemethoden zur Herstellung von Elektrodenmaterialien für Li-Ion Batterien.
Handgefräst Vorläufer können auch durch Mikrowellenstrahlung aktiviert werden [Song, M-S. et al. (2007)]. Wenn mindestens einer der Reaktanten mikrowellenempfindlich ist, kann die Mischung ausreichend hohe Temperaturen erreichen, um die Reaktion zu erreichen und die Zielverbindung in sehr kurzen Erhitzungszeiten zwischen 2 und 20 Minuten zu erhalten. Dies Faktor macht diese Synthesemethode zu einem wirtschaftlichen Weg, um gewünschte Phasen zu erhalten. Manchmal, wenn ein kohlenstoffhaltiger Verbundstoff erwünscht ist, kann Aktivkohle verwendet werden, um Mikrowellenstrahlung zu absorbieren und die Probe zu erhitzen [Park, K.S. et al. (2003)]. organische Zusatzstoffe wie Saccharose [Li, W. et al. (2007)], Glucose [Beninati, S. et al. (2008)] oder Zitronensäure [Wang, L. et al. (2007)] kann in der Ausgangsmischung verwendet werden, um in situ zu gelangen Kohlenstoffbildung. Oxid-Typ Die Bildung von Verunreinigungen wird in der Literatur normalerweise nicht angegeben, aber manchmal ist die Reaktionsatmosphäre so reduzierend, dass Eisencarbid (Fe7C3) oder Eisen phosphid (Fe2P) werden als Nebenphasen erzeugt [Song, M-S. et al (2008)]. Die Partikelgröße von Phosphaten, die mit dieser Synthesemethode erhalten wurden, liegt zwischen 1 und 2 µm, aber es wurden zwei Effekte in Bezug auf diesen Parameter berichtet. Das Partikelwachstum korrelierte mit der Zunahme der Mikrowellen-Exposition mal. In Gegenwart größerer Mengen an Kohlenstoffvorläufern nehmen die Partikel jedoch ab in der Größe führt zu 10-20 nm Partikel. Synthesemethoden, die das Auflösen aller Reaktanten umfassen, fördern eine größere Homogenität in den endgültigen Proben. beide Kopräzipitation und hydrothermal Prozesse bestehen in der Fällung und Kristallisation der Zielverbindung unter normaler (Copräzipitation) oder hoch (hydrothermal) Temperatur- und Druckbedingungen. normalerweise Kopräzipitation beinhaltet einen anschließenden Erhitzungsprozess, der das Partikelwachstum fördert [Park, K.S. et al. (2004); Yang, M-R. et al. (2005)]. Nichtsdestotrotz haben jüngste Fortschritte bei der Direktfällungsmethode Materialien mit schmaler Partikelgröße von etwa 140 nm mit verbesserten elektrochemischen Eigenschaften in Bezug auf die spezifische Kapazität (147 mAh g-1 bei 5C rate) hervorgebracht sowie in Bezug auf Zyklusfähigkeit (kein signifikanter Kapazitätsverlust nach mehr als 400 Zyklen) ohne Kohlenstoffbeschichtung [Delacourt, C. et al. (2006)]. andererseits hydrothermal Synthese ist eine effektive Methode, um gut kristallisierte zu erhalten Materialien mit wohldefinierten Morphologien, bei denen keine zusätzlichen Hochtemperatur- eine Behandlung erforderlich ist, aber es können keine kleinen Partikel erhalten werden. Tryphilit Kristalle von etwa 1x3 m wurden nach diesem Verfahren ohne kohlenstoffhaltige Beschichtung hergestellt [Yang, S. et al. (2001); Tajimi, S. et al. (2004); Dokko, K. et al. (2007); Kanamura, K. und Koizumi, S. (2008)]. Leitfähige Kohlenstoffbeschichtungen können durch die Verwendung verschiedener Additive hergestellt werden, die auch als Reduktionsmittel wirken, wie Saccharose, Ascorbinsäure Säure [Jin, B. und Gu, H-B. (2008)] oder Kohlenstoffnanoröhren [Chen, J. und Whittingham, M.S. (2006)].

Die Herstellung von LiFePO4 Proben durch Hydrothermal Methode mit Heiztemperaturen unter 190º Es wurde gezeigt, dass c Olivinphasen mit einer gewissen Inversion zwischen fe- und li-Stellen erzeugt, mit 7% der Eisenatome in Lithiumzentren, sowie die Anwesenheit geringer Mengen von Fe(III) im Material. Lithiumionendiffusion in LiFePO4 ist eindimensional, weil die Tunnel wo li-Ionen befinden sich entlang der b-Achse verlaufen und sind nicht verbunden, daher befinden sich Lithium-Ionen in den Kanälen nicht leicht von einem Tunnel zum anderen springen, wenn Fe(III) Ionen sind vorhanden. Somit blockiert jede Blockade im Tunnel die Bewegung der Lithiumionen. Dies Auf diese Weise verhindert das Vorhandensein von Eisenatomen an den Lithiumzentren die Diffusion von Li-Ionen durch die Kanäle in der Struktur und gefährdet die elektrochemische Leistung.For Aus diesem Grund wurden Materialien, die unter Hydrothermal synthetisiert wurden Bedingungen bei 120º c erreichte nicht 100 mAh·g-1 [Yang, S. et al. (2001)]. Die Verwendung höherer Temperaturen, die Zugabe von Lascorbic Säure, Kohlenstoff-Nanoröhrchen oder ein anschließender Temperprozess (500-700º C) unter Stickstoffatmosphäre kann geordnetes LiFePO4 herstellen Phasen, die in der Lage sind, nachhaltig zu liefern Kapazitäten von 145 mAh·g-1 [Whittingham, M.S. et al. (2005); Chen, J. et al. (2007)].

eine Studie von Nazar et al. über die verschiedenen Variablen, die die hydrothermale beeinflussen schlussfolgert, dass die Kristallgröße in erster Linie durch die Reaktionstemperatur und die Konzentration der Vorläufer im Reaktor gesteuert werden kann, weil höhere Vorläuferkonzentration erzeugt eine höhere Menge an Keimbildung Stellen, was zu kleineren Partikelgrößen führt. zweitens führt eine Verringerung der Synthesetemperatur auch zu einer geringeren Partikelgröße, aber kürzere Reaktionszeiten haben keinen nennenswerten Einfluss auf die Produktmorphologie, sobald die minimale Reaktionszeit überschritten wird [Ellis, B. et al. (2007a)]. Unter die Lösungsmethoden, sol-gel Prozess ist eine klassische Methode, um verschiedene Arten von anorganischen Materialien zu erhalten [Kim, D.H. und Kim, J. (2007); Pechini, P. Patent; Baythun, M.S.G. und Verkauf, F.R. (1982)]. Abgesehen von der Homogenität, die durch die Ausgangsreaktantenlösung gefördert wird, ermöglicht dieses Verfahren die Einführung einer Kohlenstoffquelle, die als Kontrollfaktor für die Partikelgröße fungieren kann, hinterlässt einen Kohlenstoff, der für die Herstellung von Kohlenstoffverbundstoffen nützlich sein kann, und ermöglicht schließlich die Verwendung von Heiztemperaturen als in Festkörperreaktionsmethoden [Hsu, K-F. et al. (2004); Chung, H-T. et al. (2004); Choi, D. und Kumta, P.N. (2007)].Diese Synthese einer Phase durch Keramik oder Sol-Gel Methode unter den gleichen thermischen Behandlungen ermöglicht eine niedrigere Partikelgröße für sol-gel Proben [Piana, M. et al. (2004)].