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碳包覆對LiFePO4 振實(shí)密度的影響
發(fā)布時(shí)間:2015-03-10 新聞來源:綿陽市涪城區(qū)力田磁電科技有限公司-密度儀廠家
碳包覆對LiFePO4 振實(shí)密度的影響
研究表明碳包覆能增強(qiáng)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(yán)重降低LiFePO4 的振實(shí)密度。Chen 等研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)LiFePO4 含碳量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))從0 增加到2.6%時(shí)振實(shí)密度從約1.85 g/cm3 降低至1.05 g/cm3。
這是因?yàn)椋旱谝唬嫉拿芏缺萀iFePO4 小很多,碳的加入會降低產(chǎn)物的振實(shí)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(shí)密度。選擇合適的碳源,改進(jìn)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(shí)密度。Cho 等[28]以聚苯乙烯和丙二酸作復(fù)合碳源,采用碳?xì)庀喑练e技術(shù)制備了薄而均勻的碳包覆層。Sung 等改進(jìn)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(shí)密度為1.5 g/cm3,在0.1C 下,材料的放電比容量可以達(dá)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(qiáng)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(jìn)LiFePO4 的電導(dǎo)率。這樣能使碳的添加在既增強(qiáng)了材料的導(dǎo)電性,提高了材料的電化學(xué)性能的同時(shí),又避免了材料振實(shí)密度過多的降低,導(dǎo)致體積比容量下降。
研究表明碳包覆能增強(qiáng)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(yán)重降低LiFePO4 的振實(shí)密度。Chen 等研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)LiFePO4 含碳量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))從0 增加到2.6%時(shí)振實(shí)密度從約1.85 g/cm3 降低至1.05 g/cm3。
這是因?yàn)椋旱谝唬嫉拿芏缺萀iFePO4 小很多,碳的加入會降低產(chǎn)物的振實(shí)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(shí)密度。選擇合適的碳源,改進(jìn)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(shí)密度。Cho 等[28]以聚苯乙烯和丙二酸作復(fù)合碳源,采用碳?xì)庀喑练e技術(shù)制備了薄而均勻的碳包覆層。Sung 等改進(jìn)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(shí)密度為1.5 g/cm3,在0.1C 下,材料的放電比容量可以達(dá)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(qiáng)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(jìn)LiFePO4 的電導(dǎo)率。這樣能使碳的添加在既增強(qiáng)了材料的導(dǎo)電性,提高了材料的電化學(xué)性能的同時(shí),又避免了材料振實(shí)密度過多的降低,導(dǎo)致體積比容量下降。