اصلاح سطح ماده آند

2025-03-26

در حال حاضر، باتری‌های لیتیوم یون دامنه بسیار وسیعی از کاربردها را نشان داده‌اند و ماده آند یکی از عوامل کلیدی تعیین‌کننده عملکرد الکتروشیمیایی باتری‌های لیتیوم یون مانند ذخیره‌سازی و تبدیل انرژی است. از طریق اصلاح سطح مواد آند کربنی، می‌توان عملکرد باتری‌های لیتیوم یون را به طور مؤثری بهبود بخشید. مانند بهبود ظرفیت خاص، کارایی کولن اول، کارایی شارژ و دشارژ، عملکرد نرخ، پایداری چرخه، ایمنی و افزایش عمر مفید. روش‌ها و مکانیزم‌های اصلاح سطح عمدتاً شامل پوشش سطحی، درمان شیمیایی و دوپینگ عناصر هستند.

(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) دوپینگ عنصر: عناصر فلزی یا غیر فلزی به مواد آند کربنی وارد می‌شوند تا ساختار و آرایش الکترونی میکروکریستال‌های کربن را تغییر دهند، به طوری که رفتار الکتروشیمیایی حذف و درج یون لیتیوم در مواد آند بهبود یابد.

عملکرد الکتروشیمیایی مواد آند کربنی می‌تواند پس از اصلاح سطح به طور قابل توجهی بهبود یابد، اما عملیات و تنظیم واقعی هر روش اصلاح هنوز بر اثر نهایی اصلاح تأثیر خواهد گذاشت. به عنوان مثال، ضخامت لایه پوشش، درجه درمان شیمیایی و یکنواختی دوز، توزیع و پراکندگی دوپینگ اتم‌های ناهمسان بر عملکرد نهایی ماده تأثیر خواهد گذاشت. اگر کنترل به خوبی انجام نشود، عملکرد باتری یون لیتیوم بهبود نخواهد یافت، بلکه عملکرد الکتروشیمیایی کاهش خواهد یافت.