Modification de surface du matériau d'anode

2025-03-26

Actuellement, les batteries lithium-ion ont montré une très large gamme d'applications, et le matériau d'anode est l'un des facteurs clés déterminant la performance électrochimique des batteries lithium-ion telles que le stockage et la conversion d'énergie. Grâce à la modification de surface des matériaux d'anode en carbone, la performance des batteries lithium-ion peut être efficacement améliorée. Par exemple, en améliorant la capacité spécifique, l'efficacité de coulomb au premier cycle, l'efficacité de charge et de décharge, la performance de taux, la stabilité de cycle, la sécurité, et en prolongeant la durée de vie. Les méthodes et mécanismes de modification de surface incluent principalement le revêtement de surface, le traitement chimique et le dopage d'éléments :

(1) Revêtement de surface : un « film protecteur » est construit pour couvrir la surface du graphite afin de former une « structure en noyau-de coque », ce qui peut éviter l'effritement des lamelles de graphite causé par la solvatation et améliorer la stabilité de cycle des matériaux d'électrode. Le revêtement de métal et de son oxyde peut également réduire la résistance au transfert d'ions lithium et à la migration de charge et améliorer la performance électrochimique des matériaux en graphite.

(2) Traitement chimique : l'oxydation de surface introduit des groupes fonctionnels contenant de l'oxygène, augmente le site actif, forme un film SEI stable à l'interface entre le matériau de l'anode et l'électrolyte, et améliore la stabilité en cycle de l'anode en carbone. La halogénation de surface peut former un film de passivation avec une forte force d'interaction intermoléculaire à la surface du matériau, ce qui peut améliorer la stabilité de la structure microcristalline.

(3) Dopage d'éléments : des éléments métalliques ou non métalliques sont incorporés dans les matériaux d'anode en carbone pour changer la structure et l'agencement électronique des microcristaux de carbone, afin d'améliorer le comportement électrochimique de l'extraction et de l'insertion des ions lithium dans les matériaux d'anode.

La performance électrochimique des matériaux d'anode en carbone peut être considérablement améliorée après modification de surface, mais la gestion réelle et la régulation de chaque méthode de modification affecteront tout de même l'effet final de la modification. Par exemple, l'épaisseur de la couche de revêtement, le degré de traitement chimique et l'uniformité de la dosage, de la distribution et de la dispersion des hétéroatoms affecteront la performance finale du matériau. Si le contrôle n'est pas bon, la performance de la batterie lithium-ion ne sera pas améliorée, mais la performance électrochimique sera dégradée.