Modificación de superficie del material del ánodo

2025-03-26

En la actualidad, las baterías de iones de litio han mostrado un rango de aplicaciones muy amplio, y el material del ánodo es uno de los factores clave que determinan el rendimiento electroquímico de las baterías de iones de litio, como el almacenamiento y conversión de energía. A través de la modificación superficial de los materiales de ánodo de carbono, se puede mejorar de manera efectiva el rendimiento de las baterías de iones de litio. Como mejorar la capacidad específica, la primera eficiencia coulombiana, la eficiencia de carga y descarga, el rendimiento de tasa, la estabilidad del ciclo, la seguridad, prolongar la vida útil. Los métodos y mecanismos de modificación superficial incluyen principalmente recubrimiento superficial, tratamiento químico y dopaje de elementos:

(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) Dopaje de elementos: se incorporan elementos metálicos o no metálicos en los materiales del ánodo de carbono para cambiar la estructura y el arreglo de electrones de los microcristales de carbono, con el fin de mejorar el comportamiento electroquímico de eliminación e inserción de iones de litio en los materiales del ánodo.

El rendimiento electroquímico de los materiales del ánodo de carbono puede mejorarse considerablemente tras la modificación de la superficie, pero la operación y regulación real de cada método de modificación seguirán afectando el efecto final de la modificación. Por ejemplo, el grosor de la capa de recubrimiento, el grado de tratamiento químico y la uniformidad de la dosis de dopaje de heteroátomos, distribución y dispersión afectarán el rendimiento final del material. Si el control no es bueno, el rendimiento de la batería de iones de litio no mejorará, sino que el rendimiento electroquímico se degradará.