碳包覆對LiFePO4 振實密度的影響
研究表明碳包覆能增強LiFePO4 顆粒之間的導(dǎo)電性，使其電化學(xué)性能有明顯改善。但是過量的碳將嚴重降低LiFePO4 的振實密度。Chen 等研究發(fā)現(xiàn),當LiFePO4 含碳量(質(zhì)量分數(shù))從0 增加到2.6%時振實密度從約1.85 g/cm3 降低至1.05 g/cm3。
這是因為：第一，碳的密度比LiFePO4 小很多，碳的加入會降低產(chǎn)物的振實密度；第二，如果碳不能均勻地包覆在LiFePO4 表面，碳與碳、碳與材料不能緊密接觸，產(chǎn)生的空隙也會降低產(chǎn)物的振實密度。選擇合適的碳源，改進制備工藝，都可以使碳包覆層更加均勻，從而提高材料的振實密度。Cho 等[28]以聚苯乙烯和丙二酸作復(fù)合碳源，采用碳氣相沉積技術(shù)制備了薄而均勻的碳包覆層。Sung 等改進了合成工藝，制備出了雙層碳包覆的球形多孔狀LiFePO4/C。方法是先用蔗糖、Fe(NO3)3·9H2O、H3PO4 制備出碳包覆的多孔球形FePO4/C，然后將瀝青、Li2CO3 與碳包覆的FePO4/C 混合，惰性氣氛中
750 ℃下煅燒15 h 制得了雙層碳包覆的球形多孔狀的LiFePO4/C。粉體顆粒的平均粒徑在8 μm 左右，粉體的振實密度為1.5 g/cm3，在0.1C 下，材料的放電比容量可以達到161 mAh/g，并且表現(xiàn)出了很好的循環(huán)性能。
另外有研究表明[30]，碳包覆層的結(jié)構(gòu)因素，如sp2/sp3、無序碳/石墨碳 (D/G)以及H/C 比例等，強烈地影響LiFePO4/C 電導(dǎo)率和倍率性能。如果能提高碳的sp2/sp3 值，增加碳的石墨化程度，減小H/C 比，并使碳包覆更均勻，也能在碳含量相對少的情況下促進LiFePO4 的電導(dǎo)率。這樣能使碳的添加在既增強了材料的導(dǎo)電性，提高了材料的電化學(xué)性能的同時，又避免了材料振實密度過多的降低，導(dǎo)致體積比容量下降。