Modificação superficial do material do ânodo

2025-03-26

Atualmente, as baterias de íon de lítio mostraram uma ampla gama de aplicações, e o material do ânodo é um dos fatores-chave que determina o desempenho eletroquímico das baterias de íon de lítio, como armazenamento e conversão de energia. Através da modificação da superfície dos materiais de ânodo de carbono, o desempenho das baterias de íon de lítio pode ser efetivamente melhorado. Como por exemplo, melhorando a capacidade específica, a eficiência do primeiro coulomb, a eficiência de carga e descarga, o desempenho de taxa, a estabilidade do ciclo, a segurança, prolongando a vida útil. Os métodos e mecanismos de modificação de superfície incluem principalmente revestimento de superfície, tratamento químico e dopagem 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) Doping de elementos: elementos metálicos ou não metálicos são incorporados aos materiais de ânodo de carbono para alterar a estrutura e o arranjo eletrônico dos microcristais de carbono, com o objetivo de melhorar o comportamento eletroquímico da remoção e inserção de íons de lítio nos materiais do ânodo.

O desempenho eletroquímico dos materiais de ânodo de carbono pode ser grandemente melhorado após a modificação da superfície, mas a operação e regulação real de cada método de modificação ainda afetarão o efeito final da modificação. Por exemplo, a espessura da camada de revestimento, o grau de tratamento químico e a uniformidade da dosagem, distribuição e dispersão do doping de heteroátomos afetarão o desempenho final do material. Se o controle não for bom, o desempenho da bateria de íons de lítio não será melhorado, mas o desempenho eletroquímico será degradado.