碳包覆层和磷酸亚铁锂之间的相互作用:可视化研究杂质相的影响

近年来,磷酸亚铁锂因其具有很高的电化学稳定性,因而受到锂离子电池研究领域的极大关注。其本身固有的低导电性的缺点也通过导电碳包覆得到了很大程度上的解决,并成功实现了商业化。尽管碳包覆已经被广泛应用于改善电池材料的导电性,但一些基础的问题依然没有很好的理解。其中重要的一方面就是碳包覆层和磷酸亚铁锂之间的界面行为研究。

 最近,通过与Phostech Lithium Inc的合作,加拿大西安大略大学孙学良研究组采用熔融的磷酸亚铁锂铸锭作为模型材料,通过结合各种先进的材料表征手段,首次观察了磷酸亚铁锂和碳层之间的相互作用,并提供了一个直接的可视化研究。两种杂质相(铁富集和磷富集)首先被观察和鉴别。在随后的碳包覆试验中,他们发现磷富集的杂质相抑制了碳的有效包覆,得到的碳层更薄,而且更多无定型的碳出现。相反,铁富集的杂相促进了碳的沉积,得到了更厚的碳层,拉曼分析表明,铁富集区呈现出更多石墨化程度更高的碳。

 这项发现为进一步改善碳包覆提供了重要的理论信息和指导。同时,这个研究也有助与我们进一步理解在磷酸亚铁锂表面的碳沉积过程,指导我们进一步改善磷酸亚铁锂生产工艺。该研究工作发表在 Advanced Functional Materials 期刊上

图. 碳包覆磷酸亚铁锂表面铁富集杂质相和拉曼扫描成像. (a) SEM 成像, (b) 光学成像 (c-f) 拉曼扫描成像