Anot malzemesinin yüzey modifikasyonu

2025-03-26

Şu anda, lityum iyon pilleri çok geniş bir uygulama yelpazesi göstermektedir ve anot malzemesi, lityum iyon pillerinin enerji depolama ve dönüşüm gibi elektrokimyasal performansını belirleyen ana faktörlerden biridir. Karbon anot malzemelerinin yüzey modifikasyonu yoluyla, lityum iyon pillerinin performansı etkili bir şekilde artırılabilir. Örneğin, belirli kapasitenin, ilk coulomb verimliliğinin, şarj ve deşarj verimliliğinin, hız performansının, döngü stabilitesinin, güvenliğin iyileştirilmesi ve hizmet ömrünün uzatılması. Yüzey modifikasyonunun yöntemleri ve mekanizmaları esasen yüzey kaplaması, kimyasal işlemler ve element dopingini içerir:

(1) Yüzey kaplaması: grafit yüzeyini kaplamak için “koruyucu film” oluşturulur ve “çekirdek-kabuk yapısı” oluşturularak, solvasyon nedeniyle grafit lamellerinin soyulmasını önleyebilir ve elektrot malzemelerinin döngü stabilitesini artırabilir. Metal ve oksidinin kaplaması ayrıca lityum iyon transferi ve yük göçü direncini azaltabilir ve grafit malzemelerinin elektrokimyasal performansını iyileştirebilir.

(2) Kimyasal işlem: yüzey oksidasyonu, oksijen içeren fonksiyonel grupları tanıtarak aktif alanı artırır, anot malzemesi ile elektrolit arasındaki ara yüzeyde kararlı bir SEI filmi oluşturur ve karbon anotunun döngü stabilitesini artırır. Yüzey halojenasyonu, malzemenin yüzeyinde yüksek moleküller arası kuvvetle bir pasivasyon filmi oluşturabilir, bu da mikrokristalin yapının stabilitesini artırabilir.

(3) Element doping: metal veya metalik olmayan elementler, karbon anot malzemelerine entegre edilerek karbon mikrokristallerinin yapısını ve elektron düzenini değiştirir, böylece anot malzemelerinde lityum iyonunun çıkarılması ve eklenmesi ile ilgili elektro-kimyasal davranışı iyileştirir.

Karbon anot malzemelerinin elektro-kimyasal performansı yüzey modifikasyonundan sonra büyük ölçüde artırılabilir, ancak her modifikasyon yönteminin gerçek operasyonu ve düzenlenmesi nihai modifikasyon etkisini etkilemeye devam edecektir. Örneğin, kaplama katmanının kalınlığı, kimyasal işlemin derecesi ve heteroatom doping dozajı, dağılımı ve dağılımının uniformluğu malzemenin nihai performansını etkileyecektir. Eğer kontrol iyi olmazsa, lityum iyon pilinin performansı artmayacak, aksine elektro-kimyasal performans düşecektir.