Chỉnh sửa bề mặt của vật liệu cathode

2025-03-26

Hiện tại, pin lithium ion đã cho thấy một phạm vi ứng dụng rất rộng, và vật liệu cực dương là một trong những yếu tố then chốt quyết định hiệu suất điện hóa của pin lithium ion như lưu trữ và chuyển đổi năng lượng. Thông qua việc cải thiện bề mặt của các vật liệu cực dương carbon, hiệu suất của pin lithium ion có thể được cải thiện hiệu quả. Chẳng hạn như nâng cao dung lượng riêng, hiệu suất coulomb đầu tiên, hiệu suất sạc và xả, hiệu suất tỉ lệ, ổn định chu kỳ, độ an toàn, kéo dài tuổi thọ sử dụng. Các phương pháp và cơ chế của việc cải thiện bề mặt chủ yếu bao gồm coating bề mặt, xử lý hóa học và doping nguyên tố:

(1) Coating bề mặt: xây dựng một "phim bảo vệ" để bao phủ bề mặt graphit tạo thành một "cấu trúc lõi-vỏ", có thể tránh việc bóc tách các lớp graphit do solvation và cải thiện tính ổn định chu kỳ của vật liệu điện cực. Việc coating kim loại và oxit của nó cũng có thể giảm điện trở của việc truyền ion lithium và di chuyển điện tích, đồng thời cải thiện hiệu suất điện hóa của vật liệu graphit.

(2) Xử lý hóa học: oxy hóa bề mặt tạo ra các nhóm chức chứa oxy, tăng cường vị trí hoạt động, hình thành một lớp màng SEI ổn định tại Interfaces giữa vật liệu anot và điện giải, và cải thiện tính chu kỳ của anot carbon. Việc halogen hóa bề mặt có thể tạo ra một lớp màng bảo vệ với lực liên phân tử cao trên bề mặt của vật liệu, điều này có thể cải thiện sự ổn định của cấu trúc vi tinh thể.

(3) Kích thích nguyên tố: các nguyên tố kim loại hoặc không kim loại được đưa vào vật liệu anot carbon để thay đổi cấu trúc và sắp xếp electron của các vi tinh thể carbon, nhằm cải thiện hành vi điện hóa học của việc loại bỏ và chèn ion lithium trong các vật liệu anot.

Hiệu suất điện hóa của các vật liệu anot carbon có thể được cải thiện đáng kể sau khi sửa đổi bề mặt, nhưng hoạt động thực tế và quy định của mỗi phương pháp sửa đổi vẫn sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả sửa đổi cuối cùng. Ví dụ, độ dày của lớp phủ, mức độ xử lý hóa học và độ đồng đều của liều lượng, phân bố và phân tán nguyên tố dị thể sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất cuối cùng của vật liệu. Nếu việc kiểm soát không tốt, hiệu suất của pin ion lithium sẽ không được cải thiện, mà hiệu suất điện hóa sẽ bị suy giảm.