O eletrodo negativo de grafite é um material comum de eletrodo negativo em eletroquímica. A pesquisa de baterias de íons de lítio é um foco importante. O material do ânodo de grafite tem uma baixa tensão de carga e descarga. É seguro e barato. Portanto, é o principal eletrodo negativo em baterias comerciais de íons de lítio. No entanto, sua baixa compatibilidade com solventes e desempenho de alta corrente limitam o uso. A co-incorporação de moléculas de solvente durante a primeira carga e descarga pode fazer com que as camadas de grafite descasquem. Isso reduz muito a vida útil do eletrodo e é um grande gargalo para seu uso industrial. A principal maneira de resolver esse problema é modificar sua superfície. A modificação da superfície pode melhorar a capacidade, a eficiência e o desempenho do ciclo do eletrodo.
At present, the surface modification of graphite negative electrode is mainly includes: mechanical ball milling, surface oxidation and halogenation, surface coating and element doping.
Moagem mecânica de esferas
A moagem mecânica de esferas é um método que altera fisicamente a estrutura e a morfologia da superfície do eletrodo negativo de grafite. Ao aumentar a área de superfície e a área de contato para melhorar a eficiência de armazenamento e liberação de íons de lítio.
Reduzir o tamanho das 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.
Equipamento relacionado
Apresentar nova fase
Durante o processo de moagem de esferas, as partículas de grafite podem sofrer mudanças de fase devido a forças mecânicas. As novas fases podem fornecer mais locais de armazenamento de lítio e melhorar a capacidade de armazenamento de lítio do grafite.
Aumentar a porosidade
A moagem de esferas pode gerar um grande número de microporos e defeitos na superfície das partículas de grafite. Essas estruturas de poros podem servir como canais rápidos para íons de lítio, para melhorar a taxa de difusão de íons de lítio e a eficiência de carga e descarga da bateria.
Oxidação de superfície e halogenação
Oxidation and halogenation can improve the chemical properties of graphite anode materials at the interface.
Oxidação de superfície
A oxidação de superfície geralmente inclui oxidação em fase gasosa e oxidação em fase líquida.
Oxidação em fase gasosa significa reação de grafite com oxidante, como ar e CO2, na interface gás-sólido. Essa reação pode reduzir os pontos ativos na superfície de grafite e reduzir a perda da capacidade irreversível inicial. Ao mesmo tempo, mais microporos e nanoporos são gerados para aumentar o espaço de armazenamento para íons de lítio, é benéfico melhorar a capacidade reversível e, então, melhorar o desempenho do eletrodo negativo de grafite.
A oxidação em fase líquida refere-se à reação do grafite com soluções de oxidantes químicos fortes, como HNO3, H2SO4 e H2O2. Essa reação pode melhorar as propriedades eletroquímicas do eletrodo negativo de grafite.
Halogenação de superfície
Por meio do tratamento de halogenação, uma estrutura CF é formada na superfície do grafite natural, o que pode aumentar a estabilidade estrutural do grafite e evitar que os flocos de grafite caiam durante o ciclo. Ao mesmo tempo, o tratamento de halogenação também pode reduzir a resistência interna, aumentar a capacidade e melhorar o desempenho de carga e descarga.
Revestimento de superfície
Revestimento de material de carbono
Com o revestimento de carbono amorfo na camada externa de grafite, é possível criar um material composto C/C com uma estrutura “núcleo-casca”, o que pode evitar o contato direto entre solvente e grafite, e evitar que a camada de grafite descasque devido à co-incorporação de moléculas de solvente.
Revestimento de metal e seu óxido
O revestimento de metal e seu óxido é obtido principalmente pela deposição de uma camada de metal ou óxido metálico na superfície de grafite.
Equipamento relacionado à modificação de pó
Dopagem de elementos
Dopagem de elementos refere-se à adição ou carregamento direcionado de certos metais ou não metais em materiais de grafite. Esse método pode melhorar a capacidade de inserção/extração de lítio alterando a microestrutura do material e, então, melhorar a capacidade de armazenamento de lítio e a estabilidade do ciclo do grafite.
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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