Modifica superficiale del materiale anodico

2025-03-26

Attualmente, le batterie agli ioni di litio hanno mostrato un'ampia gamma di applicazioni, e il materiale anodico è uno dei fattori chiave che determinano le prestazioni elettrochimiche delle batterie agli ioni di litio, come l'immagazzinamento e la conversione dell'energia. Attraverso la modifica della superficie dei materiali anodici in carbonio, è possibile migliorare efficacemente le prestazioni delle batterie agli ioni di litio. Ad esempio, migliorando la capacità specifica, l'efficienza di coulomb al primo utilizzo, l'efficienza di carica e scarica, le prestazioni di velocità, la stabilità ciclica, la sicurezza e prolungando la vita utile. I metodi e i meccanismi di modifica della superficie includono principalmente rivestimento superficiale, trattamento chimico e dopaggio di elementi:

(1) Rivestimento superficiale: viene costruita una "pellicola protettiva" per coprire la superficie della grafite e formare una "struttura a core-shell", che può evitare il distacco delle lamelle di grafite causato dalla solvatazione e migliorare la stabilità ciclica dei materiali elettrodici. Il rivestimento di metallo e dei suoi ossidi può anche ridurre la resistenza al trasferimento di ioni di litio e alla migrazione della carica e migliorare le prestazioni elettrochimiche dei materiali di grafite.

(2) Trattamento chimico: l'ossidazione superficiale introduce gruppi funzionali contenenti ossigeno, aumenta il sito attivo, forma un film SEI stabile all'interfaccia tra il materiale anodico e l'elettrolita, e migliora la stabilità ciclica dell'anodo in carbonio. La halogenazione superficiale può formare un film di passivazione con alta forza intermolecolare sulla superficie del materiale, il che può migliorare la stabilità della struttura microcristallina.

(3) Doping di elementi: elementi metallici o non metallici vengono incorporati nei materiali anodici di carbonio per modificare la struttura e la disposizione degli elettroni dei microcristalli di carbonio, al fine di migliorare il comportamento elettrochimico della rimozione e dell'inserimento degli ioni di litio nei materiali anodici.

Le prestazioni elettrochimiche dei materiali anodici in carbonio possono essere notevolmente migliorate dopo la modifica della superficie, ma l'effettiva operazione e regolazione di ogni metodo di modifica influenzerà comunque l'effetto finale della modifica. Ad esempio, lo spessore dello strato di rivestimento, il grado di trattamento chimico e l'uniformità del dosaggio, distribuzione e dispersione degli atomi eterogenei influenzeranno le prestazioni finali del materiale. Se il controllo non è buono, le prestazioni della batteria agli ioni di litio non miglioreranno, ma le prestazioni elettrochimiche saranno degradate.