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) 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) 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.