L'électrode négative en graphite est un matériau d'électrode négative courant en électrochimie. La recherche sur les batteries lithium-ion est un objectif clé. Le matériau d'anode en graphite a une faible tension de charge et de décharge. Il est sûr et bon marché. C'est donc l'électrode négative principale des batteries lithium-ion commerciales. Cependant, sa faible compatibilité avec les solvants et ses performances à courant élevé limitent son utilisation. La co-intégration de molécules de solvant pendant la première charge et décharge peut provoquer le décollement des couches de graphite. Cela réduit considérablement la durée de vie de l'électrode et constitue un obstacle majeur à son utilisation industrielle. Le principal moyen de résoudre ce problème est de modifier sa surface. La modification de la surface peut améliorer la capacité, l'efficacité et les performances du cycle de l'électrode.
At present, the surface modification of graphite negative electrode is mainly includes: mechanical ball milling, surface oxidation and halogenation, surface coating and element doping.
Broyage mécanique à billes
Le broyage mécanique à billes est une méthode qui modifie physiquement la structure et la morphologie de la surface de l'électrode négative en graphite. En augmentant la surface et la zone de contact, on améliore l'efficacité du stockage et de la libération des ions lithium.
Réduire la taille des particules:
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.
Équipements associés
Introduire une nouvelle phase
Au cours du processus de broyage à boulets, les particules de graphite peuvent subir des changements de phase dus aux forces mécaniques. Les nouvelles phases peuvent fournir davantage de sites de stockage du lithium et améliorer la capacité de stockage du lithium du graphite.
Augmenter la porosité
Le broyage à billes peut générer un grand nombre de micropores et de défauts à la surface des particules de graphite. Ces structures de pores peuvent servir de canaux rapides pour les ions lithium, afin d'améliorer le taux de diffusion des ions lithium et l'efficacité de charge et de décharge de la batterie.
Oxydation et halogénation de surface
Oxidation and halogenation can improve the chemical properties of graphite anode materials at the interface.
Oxydation superficielle
L'oxydation de surface comprend généralement l'oxydation en phase gazeuse et l'oxydation en phase liquide.
L'oxydation en phase gazeuse signifie que le graphite réagit avec un oxydant, tel que l'air et le CO2, à l'interface gaz-solide. Cette réaction peut réduire les points actifs sur la surface du graphite et réduire la perte de capacité irréversible initiale. Dans le même temps, davantage de micropores et de nanopores sont générés pour augmenter l'espace de stockage des ions lithium, ce qui est bénéfique pour améliorer la capacité réversible, puis pour améliorer les performances de l'électrode négative en graphite.
L'oxydation en phase liquide fait référence à la réaction du graphite avec des solutions d'oxydants chimiques puissants, tels que HNO3, H2SO4 et H2O2, cette réaction peut améliorer la propriété électrochimique de l'électrode négative en graphite.
Halogénation de surface
Grâce au traitement d'halogénation, une structure CF se forme à la surface du graphite naturel, ce qui peut améliorer la stabilité structurelle du graphite et empêcher les paillettes de graphite de tomber pendant le cycle. Dans le même temps, le traitement d'halogénation peut également réduire la résistance interne, augmenter la capacité et améliorer les performances de charge et de décharge.
Revêtement de surface
Revêtement en matériau carbone
En recouvrant la couche externe de graphite de carbone amorphe, on peut fabriquer un matériau composite C/C avec une structure « cœur-coque », ce qui permet d'éviter le contact direct entre le solvant et le graphite et d'empêcher le décollement de la couche de graphite causé par la co-incorporation de molécules de solvant.
Revêtement de métal et de son oxyde
Le revêtement du métal et de son oxyde est principalement obtenu en déposant une couche de métal ou d'oxyde métallique sur la surface du graphite.
Équipements liés à la modification des poudres
Dopage élémentaire
Le dopage élémentaire fait référence à l'ajout ou au chargement ciblé de certains métaux ou non-métaux dans des matériaux en graphite. Cette méthode peut améliorer la capacité d'insertion/extraction du lithium en modifiant la microstructure du matériau, puis améliorer la capacité de stockage du lithium et la stabilité du cycle du graphite.
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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