การปรับเปลี่ยนพื้นผิวของวัสดุแอโนด

2025-03-26

ในปัจจุบัน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้แสดงให้เห็นถึงการใช้งานที่หลากหลายมาก และวัสดุแอโนดเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่กำหนดประสิทธิภาพทางอิเล็กโตรเคมีของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เช่น การเก็บและการแปลงพลังงาน ผ่านการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของวัสดุแอโนดคาร์บอน ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถปรับปรุงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การปรับปรุงความจุเฉพาะ ประสิทธิภาพคูลอมบ์แรก ประสิทธิภาพการชาร์จและการปล่อย ประสิทธิภาพอัตรา ความเสถียรของรอบ ความปลอดภัย และยืดอายุการใช้งาน วิธีการและกลไกของการปรับเปลี่ยนพื้นผิวหลักๆ ได้แก่ การเคลือบพื้นผิว การบำบัดทางเคมี และการเติมธาตุ:

(1) การเคลือบพื้นผิว: สร้าง “ฟิล์มป้องกัน” เพื่อปกคลุมพื้นผิวกราไฟต์เพื่อสร้าง “โครงสร้างแกน-เปลือก” ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงการลอกของแผ่นกราไฟต์ที่เกิดจากการละลายและปรับปรุงความเสถียรของรอบของวัสดุอิเล็กโทรด การเคลือบโลหะและออกไซด์ของมันยังสามารถลดความต้านทานของการถ่ายโอนไอออนลิเธียมและการอพยพของประจุและปรับปรุงประสิทธิภาพทางอิเล็กโตรเคมีของวัสดุกราไฟต์

(2) การบำบัดด้วยเคมี: การออกซิเดชันของพื้นผิวจะทำให้เกิดกลุ่มฟังก์ชันที่มีออกซิเจน เพิ่มพื้นที่ที่ใช้งานได้ สร้างฟิล์ม SEI ที่เสถียรที่ขอบเขตระหว่างวัสดุแอโนดและอิเล็กโทรไลต์ และปรับปรุงความเสถียรในรอบของแอโนดคาร์บอน การทำให้พื้นผิวมีฮาโลเจนสามารถสร้างฟิล์มป้องกันที่มีแรงระหว่างโมเลกุลสูงบนพื้นผิวของวัสดุ ซึ่งสามารถปรับปรุงความเสถียรของโครงสร้างไมโครคริสตัลลินได้

(3) การเติมธาตุ: ธาตุโลหะหรือธาตุที่ไม่ใช่โลหะจะถูกนำเข้าไปในวัสดุแอโนดคาร์บอนเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างและการจัดเรียงอิเล็กตรอนของไมโครคริสตัลคาร์บอน เพื่อปรับปรุงพฤติกรรมทางอิเล็กโตรเคมีของการนำออกและการแทรกซึมของไอออนลิเธียมในวัสดุแอโนด

ประสิทธิภาพทางอิเล็กโทรเคมีของวัสดุแอโนดคาร์บอนสามารถปรับปรุงได้อย่างมากหลังจากการปรับเปลี่ยนพื้นผิว แต่การดำเนินการจริงและการควบคุมวิธีการปรับเปลี่ยนแต่ละวิธีจะยังคงส่งผลต่อผลลัพธ์สุดท้ายของการปรับเปลี่ยน ตัวอย่างเช่น ความหนาของชั้นเคลือบ ระดับการบำบัดทางเคมี และความสม่ำเสมอของการเติมสารเฮเทอโรอะตอม การกระจายและการกระจายตัวจะส่งผลต่อประสิทธิภาพสุดท้ายของวัสดุ หากการควบคุมไม่ดี ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะไม่ดีขึ้น แต่ประสิทธิภาพทางอิเล็กโทรเคมีจะลดลง