Графитовый отрицательный электрод — распространенный материал для отрицательных электродов в электрохимии. Исследования литий-ионных батарей являются ключевым направлением. Графитовый анодный материал обладает низким напряжением заряда и разряда. Он безопасен и дешев. Поэтому он является основным отрицательным электродом в коммерческих литий-ионных батареях. Однако его плохая совместимость с растворителями и высокие токовые характеристики ограничивают его использование. Совместное внедрение молекул растворителя во время первого заряда и разряда может привести к отслоению графитовых слоев. Это значительно сокращает срок службы электрода и является серьезным препятствием для его промышленного применения. Основной способ решения этой проблемы — модификация его поверхности. Модификация поверхности может улучшить емкость, эффективность и циклические характеристики электрода.
В настоящее время модификация поверхности графитового отрицательного электрода в основном включает в себя: механическое шаровое измельчение, окисление и галогенирование поверхности, нанесение поверхностного покрытия и легирование элементами.
Механическое шаровое измельчение
Механическое шаровое измельчение — это метод, который физически изменяет структуру и морфологию поверхности графитового отрицательного электрода. Увеличение площади поверхности и площади контакта повышает эффективность хранения и высвобождения ионов лития.
Уменьшить размер частиц:
Механическое шаровое измельчение может значительно уменьшить размер частиц графита. Меньший размер частиц способствует быстрой диффузии ионов лития и улучшает скоростные характеристики батареи.
Сопутствующее оборудование
Ввести новый этап
В процессе шарового измельчения частицы графита могут претерпевать фазовые изменения под воздействием механических сил. Новые фазы могут обеспечить больше мест для хранения лития и улучшить емкость графита по хранению лития.
Увеличение пористости
Шаровое измельчение может создавать большое количество микропор и дефектов на поверхности частиц графита. Эти пористые структуры могут служить быстрыми каналами для ионов лития, улучшая скорость диффузии ионов лития, а также эффективность зарядки и разрядки батареи.
Поверхностное окисление и галогенирование
Окисление и галогенирование могут улучшить химические свойства графитовых анодных материалов на границе раздела фаз.
Окисление поверхности
Окисление поверхности обычно включает окисление в газовой фазе и окисление в жидкой фазе.
Окисление в газовой фазе означает реакцию графита с окислителем, таким как воздух и CO2, на границе раздела газ-твердое тело. Эта реакция может уменьшить количество активных точек на поверхности графита и снизить потери начальной необратимой емкости. В то же время образуется больше микропор и нанопор, увеличивающих пространство для хранения ионов лития, что способствует повышению обратимой емкости и, следовательно, улучшению характеристик графитового отрицательного электрода.
Окисление в жидкой фазе — это реакция графита с растворами сильных химических окислителей, таких как HNO3, H2SO4 и H2O2; эта реакция может улучшить электрохимические свойства графитового отрицательного электрода.
Галогенирование поверхности
Благодаря галогенированию на поверхности природного графита формируется структура CF, которая повышает структурную стабильность графита и предотвращает отслаивание графитовых хлопьев во время циклов. Одновременно с этим галогенирование снижает внутреннее сопротивление, увеличивает емкость и улучшает характеристики заряда и разряда.
Поверхностное покрытие
Покрытие из углеродного материала
Нанесение аморфного углерода на внешний слой графита позволяет создать композитный материал C/C со структурой “ядро-оболочка”, что позволяет избежать прямого контакта между растворителем и графитом и предотвратить отслаивание графитового слоя, вызванное со-встраиванием молекул растворителя.
Покрытие из металла и его оксида
Нанесение покрытия из металла и его оксида в основном достигается путем осаждения слоя металла или оксида металла на поверхность графита.
Оборудование, связанное с модификацией пороха
Легирование элементами
Легирование элементами подразумевает целенаправленное добавление или загрузку определенных металлов или неметаллов в графитовые материалы. Этот метод позволяет улучшить способность к внедрению/извлечению лития за счет изменения микроструктуры материала, а следовательно, повысить емкость хранения лития и циклическую стабильность графита.
Технология модификации поверхности повышает эффективность хранения и высвобождения ионов лития, а также циклические характеристики графитовых отрицательных электродов, тем самым увеличивая емкость хранения. Компания Qingdao Epic Powder Machinery Co., Ltd. является профессиональным производителем порошкового оборудования. Ассортимент продукции включает: струйные мельницы, шаровые мельницы, воздушные классификаторы и модификаторы. Оборудование для нанесения поверхностных покрытий от Qingdao Epic включает: стержневые мельницы-модификаторы, турбомельницы-модификаторы, трехвалковые модификаторы и многороторные мельницы-модификаторы.
Если у вас возникнут какие-либо вопросы или потребности по данной теме, пожалуйста, свяжитесь с нами. Циндаоский эпос напрямую.