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) 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) 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.