Oppervlakte-modificatie van anodemateriaal

2025-03-26

Momenteel hebben lithium-ionbatterijen een zeer breed scala aan toepassingen getoond, en het anodemateriaal is een van de sleutelfactoren die de elektrochemische prestaties van lithium-ionbatterijen zoals energieopslag en -conversie bepalen. Door oppervlakte-modificatie van koolstofanodematerialen kan de prestatie van lithium-ionbatterijen effectief worden verbeterd. Zoals het verbeteren van de specifieke capaciteit, de eerste coulomb-efficiëntie, laad- en ontlaadefficiëntie, snelheidsprestaties, cyclusstabiliteit, veiligheid en het verlengen van de levensduur. De methoden en mechanismen van oppervlakte-modificatie omvatten voornamelijk oppervlaktecoating, chemische behandeling en elementdoping:

(1) Oppervlaktecoating: een “beschermende film” wordt geconstrueerd om het grafietoppervlak te bedekken en een “kern-schaalstructuur” te vormen, die het afbladderen van grafietlamellen door solvatie kan voorkomen en de cyclusstabiliteit van elektrode-materialen kan verbeteren. De coating van metaal en zijn oxide kan ook de weerstand van lithiumionoverdracht en laadmigratie verminderen en de elektrochemische prestaties van grafietmaterialen verbeteren.

(2) Chemische behandeling: oppervlakteoxidatie introduceert zuurstofhoudende functionele groepen, verhoogt de actieve plaats, vormt een stabiele SEI-film op de interface tussen het anodemateriaal en de elektrolyt, en verbetert de cyclustabiliteit van de koolstofanode. Oppervlaktehalogenering kan een passivatielaag met hoge intermoleculaire kracht op het oppervlak van het materiaal vormen, wat de stabiliteit van de microkristallijne structuur kan verbeteren.

(3) Element doping: metalen of niet-metalen elementen worden opgenomen in koolstofanodematerialen om de structuur en de elektronenarrangement van koolstofmicrokristallen te veranderen, zodat het elektrochemisch gedrag van lithiumionverwijdering en -invoeging in de anodematerialen wordt verbeterd.

De elektrochemische prestaties van koolstofanodematerialen kunnen aanzienlijk worden verbeterd na oppervlakte-modificatie, maar de daadwerkelijke werking en regulering van elke modificatiemethode zal nog steeds invloed hebben op het uiteindelijke modificatieresultaat. Bijvoorbeeld, de dikte van de coatinglaag, de mate van chemische behandeling en de uniformiteit van de dosering, verdeling en dispersie van heteroatom-doping zullen de uiteindelijke prestaties van het materiaal beïnvloeden. Als de controle niet goed is, zal de prestatie van de lithium-ionbatterij niet verbeteren, maar zal de elektrochemische prestatie verslechteren.