Modificarea suprafeței materialului anodic

2025-03-26

În prezent, bateriile cu ion de litiu au arătat o gamă foarte largă de aplicații, iar materialul anodic este unul dintre factorii cheie care determină performanța electrochimică a bateriilor cu ion de litiu, cum ar fi stocarea și conversia energiei. Prin modificarea suprafeței materialelor anodice pe bază de carbon, performanța bateriilor cu ion de litiu poate fi îmbunătățită eficient. De exemplu, îmbunătățirea capacității specifice, eficiența primului coulomb, eficiența de încărcare și descărcare, performanța la rată, stabilitatea ciclului, siguranța, prelungirea duratei de viață. Metodele și mecanismele de modificare a suprafeței includ în principal acoperirea suprafeței, tratamentul chimic și doparea cu elemente:

(1) Acoperirea suprafeței: se construiește un „film protector” pentru a acoperi suprafața grafitului pentru a forma o „structură nucleu-coajă”, care poate evita exfolierea lamelilor de grafit cauzată de solvat și îmbunătăți stabilitatea ciclului materialelor electrice. Acoperirea metalului și a oxidului său poate reduce, de asemenea, rezistența transferului ionilor de litiu și migrarea sarcinii și îmbunătăți performanța electrochimică a materialelor grafitice.

(2) Tratamentul chimic: oxidarea suprafeței introduce grupuri funcționale care conțin oxigen, crește locul activ, formează un film SEI stabil la interfața dintre materialul anodic și electrolit și îmbunătățește stabilitatea ciclului anodului de carbon. Halogenarea suprafeței poate forma un film de pasivare cu forță intermoleculară mare pe suprafața materialului, ceea ce poate îmbunătăți stabilitatea structurii microcristaline.

(3) Dopingul elementelor: elemente metalice sau nemetalice sunt incorporate în materialele anodice din carbon pentru a schimba structura și aranjamentul electronic al microcristalelor de carbon, astfel încât să îmbunătățească comportamentul electrochimic al eliminării și inserției ionilor de litiu în materialele anodice.

Performanța electrochimică a materialelor anodice din carbon poate fi îmbunătățită semnificativ după modificarea suprafeței, dar operațiunea și reglementarea efectivă a fiecărei metode de modificare vor afecta în continuare efectul final al modificării. De exemplu, grosimea stratului de acoperire, gradul de tratament chimic și uniformitatea dozei de dopare cu heteroatomi, distribuția și dispersia vor afecta performanța finală a materialului. Dacă controlul nu este bun, performanța bateriei cu ion de litiu nu va fi îmbunătățită, ci performanța electrochimică va fi degradată.