Поверхностная модификация анодного материала

2025-03-26

На сегодняшний день литий-ионные аккумуляторы демонстрируют очень широкий спектр применения, и анодный материал является одним из ключевых факторов, определяющих электрохимическую производительность литий-ионных аккумуляторов, таких как накопление и преобразование энергии. Благодаря поверхностной модификации углеродных анодных материалов можно эффективно улучшить производительность литий-ионных аккумуляторов. Например, улучшение удельной емкости, первой кулоновской эффективности, эффективности зарядки и разрядки, показателей скорости, циклической устойчивости, безопасности, продление срока службы. Методы и механизмы поверхностной модификации в основном включают в себя поверхностное покрытие, химическую обработку и легирование элементами:

(1) Поверхностное покрытие: создается «защитная пленка», которая покрывает поверхность графита для формирования «структуры ядро-оболочка», что позволяет избежать отслаивания графитовых слоя из-за солватации и улучшает циклическую стабильность электродных материалов. Также покрытие металлом и его оксидом может уменьшить сопротивление переноса литий-ионов и миграции заряда и улучшить электрохимическую производительность графитовых материалов.

(2) Химическая обработка: окисление поверхности вводит содержащие кислород функциональные группы, увеличивает активные сайты, образует стабильную пленку SEI на интерфейсе между анодным материалом и электролитом и улучшает циклическую стабильность углеродного анода. Поверхностное галогенирование может сформировать пассивирующую пленку с высокой межмолекулярной силой на поверхности материала, что может улучшить стабильность микрокристаллической структуры.

(3) Легирование элементами: металлические или неметаллические элементы вводятся в углеродные анодные материалы для изменения структуры и электронной конфигурации углеродных микрокристаллов, с целью улучшения электрохимического поведения удаления и вставки литий-ионов в анодные материалы.

Электрохимическая производительность углеродных анодных материалов может быть значительно улучшена после поверхностной модификации, но фактическая эксплуатация и регулирование каждого метода модификации по-прежнему будут влиять на окончательный эффект модификации. Например, толщина покрытия, степень химической обработки и однородность дозировки, распределения и дисперсии гетероатома будут влиять на конечную производительность материала. Если контроль будет недостаточным, производительность литий-ионного аккумулятора не улучшится, а электрохимическая производительность ухудшится.