FeS2常見的礦物為黃鐵礦和白鐵礦，其中黃鐵礦FeS2有立方體、五角十二面體和八面體三種晶型，立方體型FeS2晶體結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)e2+與6個S-以八面體配位的形式發(fā)生洛合，而S-與周圍的3個Fe2+和1個S-以四面體配位的形式發(fā)生鍵合，晶格常熟為0.5418nm。每個晶胞單元含有兩個FeS2分子，摩爾體積為23.94cm3，晶體結(jié)構(gòu)為不緊密堆積結(jié)構(gòu)。立方體型FeS2結(jié)構(gòu)類似于NaC1晶體結(jié)構(gòu)，F(xiàn)e原子位于晶胞的頂角與面心，啞鈴型的S2位于立方體的12條棱上，由于晶胞中的啞鈴型的S2具有不同或相反的去向，使得黃鐵礦的對稱性從NAC1的面心立方FM3m空間群變?yōu)镻a3空間群。黃鐵礦FeS2具有高吸收光系數(shù)和合適禁寬寬度，是一種極有開發(fā)潛力的光電材料和電池材料。

目前，制備Li/FeS2電池用FeS2主要有天然FeS2和人工合成FeS2兩種工藝，人工合成的FeS2極有較高的點位平臺和正極利用率，但制備方法比較復雜、成本高且對環(huán)境有污染，不宜進行大規(guī)模生產(chǎn)。天然FeS2雖然純度不高且粒徑大影響了Li/FeS2

電池的電化學性能，但目前商業(yè)用Li/FeS2電池仍以天然FeS2為主。文章就目前FeS2的制備方法及FeS2的改進研究成果進行綜合概述。

天然FeS2的制備

FeS2是黃鐵礦的主要成分，黃鐵礦具有儲最豐富、環(huán)境相溶性好等特點.是地殼中分布最為廣泛的硫化礦物。中國黃鐵礦的儲量居世界前列，著名產(chǎn)地有廣東英德和云浮、安徽馬鞍山、甘肅白銀廠等。其中廣東云浮擁有己探明的黃鐵礦工業(yè)儲量為2.08億，是亞洲最大規(guī)模的黃鐵礦生產(chǎn)企業(yè)。以天然黃鐵礦制備鋰電池正極材料FeS2的方法比較簡單，主要有提純、細化及特殊處理。天然黃鐵礦中含有80%左右的FeS2,主要雜質(zhì)為氧化鎂、硫化鐵、二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣、

氧化鎂等，成分中還通常存在微最的鉆、鎳、銅、金、砷等元素，同時黃鐵礦在地表易風化形成揭鐵礦。如何分離這些雜質(zhì)是獲取高純度FeS2的關(guān)鍵。研究表明用浮選法提高FeS2純度的關(guān)鍵是增加FeS2與其伴生雜質(zhì)之間的可浮性差異，一般SMAH調(diào)筱劑能有效抑制各種雜質(zhì)礦物，并對二硫化鐵表面起清洗和活化作用，從而使黃鐵礦在黃藥類捕收劑和松醇油條件下進行選擇性浮游.獲得較純的FeS2粗精礦。在輔以強磁場選礦的基礎上.采用合適的洗滌液選擇性的溶解黃鐵礦粉中殘留的雜質(zhì)礦物，例如可以用HF除去硅化物，使用HCI,HNO3等溶解其他可與其反應的雜質(zhì)，可進一步提高FeS2的純度，獲得高純FeS2產(chǎn)品。

超細加工的關(guān)鍵是確保黃鐵礦在超細磨過程中基本不發(fā)生氧化作用，以確保黃鐵礦的晶體結(jié)構(gòu)不被破壞.使其保持原有的半導體特性，研究表明鈍化劑PZ1和PZ3可以有效抑制黃鐵礦在超細粉磨過程中發(fā)生氧化。Jae-WonChoi等通過對天然黃鐵礦進行球磨，獲得粒徑小于40μm且分布均勻的FeS2顆拉.將制備的FeS2用于FeS2電池并進行相關(guān)電性能測試.實驗結(jié)果表明，F(xiàn)eS2電池第一次循環(huán)放電容量772mA·h/g,第25次循環(huán)后放電容量為313mA·h/g.

人工合成FeS2

研究表明，合成FeS2具有高度的化學純和相純，雜質(zhì)相不具有電化學活性，作為Li/FeS2電池正極材料，具有較高的比容量。近年來以溶液熱合成法、電化學沉積等制備FeS:由于其特有的優(yōu)勢，受到許多科研工作者的關(guān)注。溶液熱合成法包括水熱法和溶劑熱法。水熱法是在特制的密閉反應容器中，以溶液為反應介質(zhì)，通過對反應器加熱，創(chuàng)造一個高溫、高壓條件，使通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解并重結(jié)晶。溶劑熱反應是水熱反應的發(fā)展，所不同的是溶劑熱反應使用的溶劑為有機溶劑.溶液熱合成法的顯著特點是反應條件比較溫和，溫度低，合成物純度高，產(chǎn)物的分散性較好。且物相的形成、粒徑大小與形態(tài)易于控制.現(xiàn)己廣泛應用于材料制備中.

采用溶液熱合成法制備FeS2，對制備FeS2的反應機理、生長動力學、反應時間、溫度及pH等方面做了深入研究，并對產(chǎn)物的性能進行了測試與分析。研究表明pH是控制FeS2晶粒形貌、樣品分散性及粒度大小的重要因素，通過控制溶液pH,可在一定范圍內(nèi)調(diào)控FeS2的粒度。

FeS2由于具有較高的理論一次放電比容量及環(huán)境友好等優(yōu)勢而成為有重要研究價值的鋰電池正極材料。目前Li/FeS:電池正極材料FeS2的制備主要集中在天然黃鐵礦的提取和人工合成兩方面.人工合成FcS2產(chǎn)品純度高、順粒拉徑小且均勻、具有較高的電位平臺和正極利用率，但制備方法比較復雜，成本高且對環(huán)境有污染，不宜進行人規(guī)模生產(chǎn)。天然黃鐵礦具有資源豐富、成本低、對環(huán)境友好的優(yōu)勢，且制備FeS:的工藝簡單。天然FeS2直接作為Li/FeS:電池正極材料.由于FeS2的純度不高、顆粒粒徑大且不均勻，使制備的電池擱置性能差，開路電壓高、容量低.與FeS:的理論It容魔相去甚遠。改性天然FeS2用于Li/FeS:電他，可以提高正極材料的電極利用率.改將Li/FeS:電池的性能，目前人們己開展了眾多改性天然FeS2M于銼電池的研究，因此改性天然FeS2作為銼電池正極材料是一個值得關(guān)注的研究方向。