El electrodo negativo de grafito es un material de electrodo negativo común en electroquímica. La investigación de baterías de iones de litio es un foco clave. El material del ánodo de grafito tiene un voltaje de carga y descarga bajo. Es seguro y barato. Por lo tanto, es el electrodo negativo principal en las baterías de iones de litio comerciales. Sin embargo, su mala compatibilidad con solventes y su rendimiento de alta corriente limitan su uso. La co-incrustación de moléculas de solvente durante la primera carga y descarga puede hacer que las capas de grafito se despeguen. Esto reduce en gran medida la vida útil del electrodo y es un cuello de botella importante para su uso industrial. La principal forma de resolver este problema es modificar su superficie. La modificación de la superficie puede mejorar la capacidad, la eficiencia y el rendimiento del ciclo del electrodo.
At present, the surface modification of graphite negative electrode is mainly includes: mechanical ball milling, surface oxidation and halogenation, surface coating and element doping.
Molienda mecánica de bolas
El fresado mecánico de bolas es un método que modifica físicamente la estructura y la morfología de la superficie del electrodo negativo de grafito, aumentando el área de superficie y el área de contacto para mejorar la eficiencia de almacenamiento y liberación de iones de litio.
Reducir el tamaño de las partículas:
Mechanical ball milling can significantly reduce the particle size of graphite particles. Smaller particle size is conducive to the rapid diffusion of lithium ions and improves the rate performance of the battery.
Equipos relacionados
Introducir nueva fase
Durante el proceso de molienda de bolas, las partículas de grafito pueden sufrir cambios de fase debido a fuerzas mecánicas. Las nuevas fases pueden proporcionar más sitios de almacenamiento de litio y mejorar la capacidad de almacenamiento de litio del grafito.
Aumentar la porosidad
La molienda con bolas puede generar una gran cantidad de microporos y defectos en la superficie de las partículas de grafito. Estas estructuras de poros pueden servir como canales rápidos para los iones de litio, con el fin de mejorar la velocidad de difusión de los iones de litio y la eficiencia de carga y descarga de la batería.
Oxidación superficial y halogenación.
Oxidation and halogenation can improve the chemical properties of graphite anode materials at the interface.
Oxidación superficial
La oxidación superficial generalmente incluye la oxidación en fase gaseosa y la oxidación en fase líquida.
La oxidación en fase gaseosa es la reacción del grafito con un oxidante, como el aire y el CO2, en la interfaz gas-sólido. Esta reacción puede reducir los puntos activos en la superficie del grafito y reducir la pérdida de la capacidad irreversible inicial. Al mismo tiempo, se generan más microporos y nanoporos para aumentar el espacio de almacenamiento de iones de litio, lo que resulta beneficioso para mejorar la capacidad reversible y, por lo tanto, mejorar el rendimiento del electrodo negativo de grafito.
La oxidación en fase líquida se refiere a la reacción del grafito con soluciones de oxidantes químicos fuertes, como HNO3, H2SO4 y H2O2, esta reacción puede mejorar la propiedad electroquímica del electrodo negativo de grafito.
Halogenación de superficies
Mediante el tratamiento de halogenación, se forma una estructura CF en la superficie del grafito natural, lo que puede mejorar la estabilidad estructural del grafito y evitar que las escamas de grafito se desprendan durante el ciclo. Al mismo tiempo, el tratamiento de halogenación también puede reducir la resistencia interna, aumentar la capacidad y mejorar el rendimiento de carga y descarga.
Recubrimiento de superficie
Recubrimiento de material de carbono
Al recubrir la capa exterior de grafito con carbono amorfo, se puede crear un material compuesto C/C con una estructura de “núcleo-capa”, lo que puede evitar el contacto directo entre el solvente y el grafito, y prevenir que la capa de grafito se desprenda debido a la coincrustación de moléculas de solvente.
Recubrimiento de metal y su óxido.
El recubrimiento del metal y su óxido se consigue principalmente depositando una capa de metal u óxido metálico sobre la superficie del grafito.
Equipos relacionados con la modificación de polvos
Dopaje de elementos
El dopaje de elementos se refiere a la adición o carga específica de ciertos metales o no metales en materiales de grafito; este método puede mejorar la capacidad de inserción/extracción de litio al cambiar la microestructura del material y luego mejorar la capacidad de almacenamiento de litio y la estabilidad del ciclo del grafito.
Surface modification technology improves the efficiency of storing and releasing lithium ions and the cycle performance of graphite negative electrodes, thereby improving the storage capacity. Qingdao Epic Powder Machinery Co., Ltd. is a professional powder equipment manufacturer. The products include: jet mills, ball mill, air classifiers and modifiers. Surface coating equipment from Qingdao Epic includes: pin- mill modifier, turbo- mill modifier, three-roller modifier and multi-rotor -mill modifier.
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