Graphit-Negativelektroden sind ein häufig verwendetes Material für Negativelektroden in der Elektrochemie. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Forschung zu Lithium-Ionen-Batterien. Graphit-Anodenmaterial hat eine niedrige Lade- und Entladespannung. Es ist sicher und günstig. Daher ist es die wichtigste Negativelektrode in kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien. Seine schlechte Lösungsmittelverträglichkeit und seine hohe Stromleistung schränken die Verwendung jedoch ein. Das Einbetten von Lösungsmittelmolekülen während des ersten Ladens und Entladens kann dazu führen, dass sich Graphitschichten ablösen. Dies verkürzt die Lebensdauer der Elektrode erheblich und stellt einen großen Engpass für ihre industrielle Verwendung dar. Die wichtigste Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, besteht darin, ihre Oberfläche zu modifizieren. Eine Oberflächenmodifizierung kann die Kapazität, Effizienz und Zyklusleistung der Elektrode verbessern.
Zur Zeit umfasst die Oberflächenmodifizierung der Graphit-Negativelektrode hauptsächlich: mechanisches Kugelmahlen, Oberflächenoxidation und Halogenierung, Oberfläche Beschichtung und Elementdotierung.
Mechanisches Kugelmahlen
Mechanisches Kugelmahlen ist eine Methode, die die Struktur und Morphologie der Oberfläche der negativen Graphitelektrode physikalisch verändert. Durch die Vergrößerung der Oberfläche und Kontaktfläche wird die Effizienz der Speicherung und Freisetzung von Lithiumionen verbessert.
Reduzieren Sie die Partikelgröße:
Mechanisches Kugelmahlen kann die Partikelgröße von Graphitpartikeln. Eine kleinere Partikelgröße fördert die schnelle Diffusion von Lithiumionen und verbessert die Leistung der Batterie.
Zugehörige Ausrüstung
Neue Phase einführen
Während des Kugelmahlprozesses können Graphitpartikel aufgrund mechanischer Kräfte Phasenänderungen durchlaufen. Die neuen Phasen können mehr Lithiumspeicherplätze bieten und die Lithiumspeicherkapazität von Graphit verbessern.
Erhöhen Sie die Porosität
Durch Kugelmahlen können auf der Oberfläche von Graphitpartikeln zahlreiche Mikroporen und Defekte entstehen. Diese Porenstrukturen können als schnelle Kanäle für Lithiumionen dienen, um die Diffusionsrate von Lithiumionen und die Lade- und Entladeeffizienz der Batterie zu verbessern.
Oberflächenoxidation und Halogenierung
Oxidation und Halogenierung können die chemisch Eigenschaften von Graphitanodenmaterialien an der Grenzfläche.
Oberflächenoxidation
Zur Oberflächenoxidation gehört üblicherweise die Gasphasenoxidation und die Flüssigphasenoxidation.
Gasphasenoxidation bedeutet eine Reaktion von Graphit mit Oxidationsmitteln wie Luft und CO2 an der Gas-Feststoff-Grenzfläche. Diese Reaktion kann die aktiven Punkte auf der Graphitoberfläche reduzieren und den Verlust der anfänglichen irreversiblen Kapazität verringern. Gleichzeitig werden mehr Mikroporen und Nanoporen erzeugt, um den Speicherplatz für Lithiumionen zu erhöhen. Dies ist vorteilhaft, um die reversible Kapazität zu verbessern und dann die Leistung der negativen Graphitelektrode zu verbessern.
Unter Flüssigphasenoxidation versteht man die Reaktion von Graphit mit Lösungen starker chemischer Oxidationsmittel wie HNO3, H2SO4 und H2O2. Diese Reaktion kann die elektrochemischen Eigenschaften der negativen Graphitelektrode verbessern.
Oberflächenhalogenierung
Durch die Halogenierungsbehandlung wird auf der Oberfläche von natürlichem Graphit eine CF-Struktur gebildet, die die strukturelle Stabilität des Graphits verbessern und verhindern kann, dass die Graphitflocken während des Zyklus abfallen. Gleichzeitig kann die Halogenierungsbehandlung auch den Innenwiderstand verringern, die Kapazität erhöhen und die Lade- und Entladeleistung verbessern.
Oberflächenbeschichtung
Beschichtung aus Kohlenstoffmaterial
Durch die Beschichtung der äußeren Graphitschicht mit amorphem Kohlenstoff kann ein C/C-Verbundwerkstoff mit einer „Kern-Schale“-Struktur hergestellt werden. Dadurch kann der direkte Kontakt zwischen Lösungsmittel und Graphit vermieden und ein Ablösen der Graphitschicht durch die gleichzeitige Einbettung von Lösungsmittelmolekülen verhindert werden.
Beschichtung aus Metall und dessen Oxiden
Die Beschichtung von Metallen und Metalloxiden erfolgt hauptsächlich durch die Abscheidung einer Schicht aus Metall oder Metalloxid auf der Graphitoberfläche.
Ausrüstung zur Pulvermodifizierung
Elementdotierung
Unter Elementdotierung versteht man die gezielte Zugabe oder Beladung von Graphitmaterialien mit bestimmten Metallen oder Nichtmetallen. Mit dieser Methode lässt sich durch Veränderung der Mikrostruktur des Materials die Aufnahme-/Extraktionsfähigkeit von Lithium verbessern, was wiederum die Lithiumspeicherkapazität und Zyklenstabilität des Graphits steigert.
Die Oberflächenmodifizierungstechnologie verbessert die Effizienz der Speicherung und Freisetzung von Lithiumionen sowie die Zyklenleistung von Graphit-Negativelektroden und verbessert dadurch die Speicherkapazität. Qingdao Epic Pulvermaschinen Co., Ltd. ist ein professioneller Hersteller von Pulverausrüstung. Die Produkte umfassen: Strahlmühlen, Kugelmühle, Luftklassierer und Modifikatoren. Zu den Oberflächenbeschichtungsgeräten von Qingdao Epic gehören: Stiftmühlenmodifikator, Turbomühlenmodifikator, Dreiwalzenmodifikator und Mehrrotormühlenmodifikator.
Wenn Sie diesbezügliche Wünsche oder Fragen haben, wenden Sie sich bitte an Qingdao-Epos direkt.