碳包覆对LiFePO4 振实密度的影响

碳包覆对LiFePO4 振实密度的影响
研究表明碳包覆能增强LiFePO4 颗粒之间的导电性，使其电化学性能有明显改善。但是过量的碳将严重降低LiFePO4 的振实密度。Chen 等研究发现,当LiFePO4 含碳量(质量分数)从0 增加到2.6%时振实密度从约1.85 g/cm3 降低至1.05 g/cm3。
这是因为：第一，碳的密度比LiFePO4 小很多，碳的加入会降低产物的振实密度；第二，如果碳不能均匀地包覆在LiFePO4 表面，碳与碳、碳与材料不能紧密接触，产生的空隙也会降低产物的振实密度。选择合适的碳源，改进制备工艺，都可以使碳包覆层更加均匀，从而提高材料的振实密度。Cho 等[28]以聚苯乙烯和丙二酸作复合碳源，采用碳气相沉积技术制备了薄而均匀的碳包覆层。Sung 等改进了合成工艺，制备出了双层碳包覆的球形多孔状LiFePO4/C。方法是先用蔗糖、Fe(NO3)3·9H2O、H3PO4 制备出碳包覆的多孔球形FePO4/C，然后将沥青、Li2CO3 与碳包覆的FePO4/C 混合，惰性气氛中
750 ℃下煅烧15 h 制得了双层碳包覆的球形多孔状的LiFePO4/C。粉体颗粒的平均粒径在8 μm 左右，粉体的振实密度为1.5 g/cm3，在0.1C 下，材料的放电比容量可以达到161 mAh/g，并且表现出了很好的循环性能。
另外有研究表明[30]，碳包覆层的结构因素，如sp2/sp3、无序碳/石墨碳 (D/G)以及H/C 比例等，强烈地影响LiFePO4/C 电导率和倍率性能。如果能提高碳的sp2/sp3 值，增加碳的石墨化程度，减小H/C 比，并使碳包覆更均匀，也能在碳含量相对少的情况下促进LiFePO4 的电导率。这样能使碳的添加在既增强了材料的导电性，提高了材料的电化学性能的同时，又避免了材料振实密度过多的降低，导致体积比容量下降。