粒徑分布對LiFePO4 振實密度的影響
LiFePO4 的振實密度與顆粒的粒徑之間存在著密切的聯(lián)系，研究表明[20]，納米級別的LiFePO4 振實密度一般較低，而微米級別的LiFePO4 具有較高的振實密度。曹寅等[21] 利用控制結晶法制備了粒徑約為1，5，10 μm 的球形FePO4，以此為前驅體通過碳熱還原法合成了小、中、大三種不同粒徑的球形LiFePO4正極材料，它們的振實密度分別為1.09, 1.65,2.03 g/cm3。合成的材料較好地保持了球形形貌。小粒徑的樣品的振實密度不高，但不同倍率下質量比容量最優(yōu)，0.1C，0.5C 和1.0C 充放電電流下分別為160.6，149.4 和141.8 mAh/g。而中粒徑的樣品具有最高的體積比容量，0.1C，0.5C 和1.0C 倍率下分別對應為230.4 ×10–3 ，192.0 ×10–3 和176.5 ×10–3Ah/cm3。大粒徑的樣品振實密度雖然最高，但其電化學性能不佳。
如果由球形顆粒組成的粉體具有理想的粒徑分布，使得小顆粒能盡量填補大顆粒之間的空隙，則可以進一步提高其振實密度，從而有利于提高電池的體積比容量。Zhong 等[22]以無機Fe2O3 和有機FeC6H5O7·5H2O 兩種價廉的三價鐵化合物為鐵源，
通過固相-碳熱還原法制備了振實密度達1.40 g/cm3的LiFePO4/C 復合材料，在0.1C 下的首次放電比容量為135 mAh/g。而只單獨用Fe2O3 為鐵源制備的材料振實密度僅為1.19 g/cm3。研究表明，以無機鐵源Fe2O3 為原料得到的為微米級顆粒，而以有機檸檬酸鐵為原料得到的為納米級顆粒，兩種顆粒呈多峰的粒徑分布。選擇合適的Fe2O3 和檸檬酸鐵配比的混合鐵源，能夠使小顆粒填充在大顆粒堆積時所形成的空隙中，有效地提高了振實密度。
大顆粒的產物振實密度較高，但由于鋰離子在固體材料中的擴散路徑變長，材料的電化學性能也變差。多孔結構的LiFePO4材料較好地解決了這一矛盾。Qian 等[23]用水熱法合成了含有大量介孔的LiFePO4/C材料，該材料是由許多小的一次納米顆粒和三維孔道構成的二次微米級球狀顆粒，且空隙和顆粒表面都被碳層均勻覆蓋，材料的振實密度為1.4g/cm3 ， 在0.1C 下材料的首次放電比容量達153mAh/g。Dominko等[24]研究發(fā)現(xiàn)，多孔的LiFePO4具有相互連接的三維孔通道，且孔之間的距離是納米級的，孔隙之間相互連接的三維通道縮短了鋰離子的脫嵌距離；且多孔材料這種獨特的微觀結構，使材料具有更大的比表面積，可使材料與電解液充分接觸，增大了鋰離子的擴散面積，提高了鋰離子的遷移速率，有利于解決LiFePO4擴散系數(shù)小所導致的電化學性能差的問題。由于制備多孔材料時得到的都是尺寸較大且形貌良好的顆粒，所以多孔材料在保證了材料有較高振實密度的同時，也能具有良好的電化學性能。