Модифікація поверхні анодного матеріалу

2025-03-26

На сьогоднішній день літій-іонні батареї продемонстрували дуже широкий спектр застосувань, а анодний матеріал є одним з ключових факторів, що визначають електрохімічні характеристики літій-іонних батарей, такі як зберігання та перетворення енергії. Завдяки модифікації поверхні вуглецевих анодних матеріалів, продуктивність літій-іонних батарей може бути ефективно покращена. Наприклад, покращення специфічної ємності, першої ефективності кулонів, ефективності зарядки та розрядки, швидкісної продуктивності, циклічної стабільності, безпеки, продовження терміну служби. Методи та механізми модифікації поверхні в основному включають покриття поверхні, хімічну обробку та легування елементами:

(1) Покриття поверхні: створюється "захисна плівка", яка покриває поверхню графіту, формуючи "структуру ядро-оболонка", що може уникнути відшарування графітових ламелей, викликаного солюцією, і покращити циклічну стабільність електродних матеріалів. Покриття металом та його оксидом також може зменшити опір переносу літій-іонів та міграції заряду і покращити електрохімічні характеристики графітових матеріалів.

(2) Хімічна обробка: поверхневе окислення вводить функціональні групи, що містять кисень, збільшує активну ділянку, формує стабільну плівку SEI на межі між анодним матеріалом і електролітом, а також покращує циклічну стабільність вуглецевого анода. Поверхнева галогенація може формувати пасивуючу плівку з високою міжмолекулярною силою на поверхні матеріалу, що може покращити стабільність мікрокристалічної структури.

(3) Допування елементами: металічні або неметалічні елементи вбудовуються в матеріали анода з вуглецю, щоб змінити структуру та електронну конфігурацію вуглецевих мікрокристалів, з метою покращення електрохімічної поведінки видалення та вставки літій-іонів у матеріалах анода.

Електрохімічні характеристики матеріалів вуглецевих анодів можуть бути значно покращені після модифікації поверхні, але фактична експлуатація та регулювання кожного методу модифікації все ще вплине на остаточний ефект модифікації. Наприклад, товщина покривного шару, ступінь хімічної обробки та однорідність дозування, розподілу та дисперсії гетероатомів вплинуть на остаточні характеристики матеріалу. Якщо контроль буде недостатнім, характеристики літій-іонної батареї не покращаться, а електрохімічні характеристики погіршаться.