Oberflächenmodifikation von Anodenmaterial

2025-03-26

Derzeit haben Lithium-Ionen-Batterien ein sehr breites Anwendungsspektrum gezeigt, und das Anodenmaterial ist einer der Schlüsselfaktoren, die die elektrochemische Leistung von Lithium-Ionen-Batterien wie Energiespeicherung und -umwandlung bestimmen. Durch die Oberflächenmodifikation von Kohlenstoff-Anodenmaterialien kann die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien effektiv verbessert werden. Dazu gehört die Verbesserung der spezifischen Kapazität, der ersten Coulomb-Wirkungsgrad, der Lade- und Entladeeffizienz, der Ratenleistung, der Zyklusstabilität, der Sicherheit und die Verlängerung der Lebensdauer. Die Methoden und Mechanismen der Oberflächenmodifikation umfassen hauptsächlich Oberflächenbeschichtungen, chemische Behandlung und Element-Dotierung:

(1) Surface coating: a “protective film” is constructed to cover the graphite surface to form a “core-shell structure”, which can avoid the peeling of graphite lamellae caused by solvation and improve the cycle stability of electrode materials. The coating of metal and its oxide can also reduce the resistance of lithium ion transfer and charge migration and improve the electrochemical performance of graphite materials.

(2) Chemical treatment: surface oxidation introduces oxygen-containing functional groups, increases the active site, forms a stable SEI film at the interface between anode material and electrolyte, and improves the cycle stability of carbon anode. Surface halogenation can form a passivation film with high intermolecular force on the surface of the material, which can improve the stability of the microcrystalline structure.

(3) Elementdotierung: Metallische oder nichtmetallische Elemente werden in Kohlenstoffanodenmaterialien integriert, um die Struktur und Electronenanordnung der Kohlenstoffmikrokristalle zu verändern, um das elektrochemische Verhalten der Lithiumionenentnahme und -einfassung in den Anodenmaterialien zu verbessern.

Die elektrochemische Leistung von Kohlenstoffanodenmaterialien kann nach der Oberflächenmodifikation erheblich verbessert werden, aber die tatsächliche Durchführung und Regelung jeder Modifikationsmethode wird dennoch die endgültige Modifikationseffekt beeinflussen. Zum Beispiel werden die Dicke der Beschichtungsschicht, der Grad der chemischen Behandlung sowie die Homogenität der Dotierung mit Hetero-Atomen, deren Dosierung, Verteilung und Dispersion die endgültige Leistung des Materials beeinflussen. Wenn die Kontrolle nicht gut ist, wird die Leistung der Lithiumionenbatterie nicht verbessert, sondern die elektrochemische Leistung wird verschlechtert.