グラファイト負極は、電気化学において一般的な負極材料であり、リチウムイオン電池の研究は重要な焦点となっています。グラファイト負極材料は、充放電電圧が低く、安全で安価であるため、市販のリチウムイオン電池の主要な負極材料となっています。しかし、溶媒との適合性が低く、高電流性能が低いことが使用上の制限となっています。最初の充放電時に溶媒分子が共存すると、グラファイト層が剥離する可能性があります。これは電極の寿命を大幅に短縮し、工業用途における大きなボトルネックとなっています。この問題を解決する主な方法は、表面改質です。表面改質により、電極の容量、効率、サイクル性能を向上させることができます。.
現在、グラファイト負極の表面改質は主に、機械的ボールミル処理、表面酸化およびハロゲン化、表面コーティングおよび元素ドーピングなどである。.
機械式ボールミル
機械的ボールミル法は、グラファイト負極の表面構造と形態を物理的に変化させる方法である。表面積と接触面積を増加させることで、リチウムイオンの貯蔵と放出の効率を向上させる。.
粒子サイズを小さくする:
機械式ボールミル処理は、グラファイト粒子の粒径を大幅に縮小することができる。粒径が小さくなることでリチウムイオンの拡散が促進され、電池のレート性能が向上する。.
関連機器
新しいフェーズを導入する
ボールミル粉砕工程において、グラファイト粒子は機械的な力によって相変化を起こす可能性がある。これらの新しい相は、より多くのリチウム貯蔵サイトを提供し、グラファイトのリチウム貯蔵容量を向上させることができる。.
多孔性を高める
ボールミル処理によって、グラファイト粒子の表面に多数の微細孔や欠陥を生成することができる。これらの細孔構造はリチウムイオンの高速移動経路として機能し、リチウムイオンの拡散速度と電池の充放電効率を向上させる。.
表面酸化およびハロゲン化
酸化およびハロゲン化は、界面におけるグラファイト陽極材料の化学的性質を向上させることができる。.
表面酸化
表面酸化には通常、気相酸化と液相酸化が含まれる。.
気相酸化とは、気固界面において、グラファイトが空気や二酸化炭素などの酸化剤と反応することを意味します。この反応により、グラファイト表面の活性点が減少し、初期の不可逆容量の損失が抑制されます。同時に、より多くの微細孔やナノ孔が生成され、リチウムイオンの貯蔵空間が増加するため、可逆容量の向上に寄与し、グラファイト負極の性能向上につながります。.
液相酸化とは、HNO3、H2SO4、H2O2などの強力な化学酸化剤溶液とグラファイトとの反応を指し、この反応によってグラファイト負極の電気化学的特性を向上させることができる。.
表面ハロゲン化
ハロゲン化処理により、天然黒鉛の表面にCF構造が形成され、黒鉛の構造安定性が向上し、充放電サイクル中に黒鉛片が剥離するのを防ぐことができます。同時に、ハロゲン化処理は内部抵抗を低減し、容量を増加させ、充放電性能を向上させる効果もあります。.
表面コーティング
炭素材料コーティング
グラファイトの外層に非晶質炭素をコーティングすることで、「コアシェル」構造を持つC/C複合材料を作製することができ、これにより溶媒とグラファイトの直接接触を回避し、溶媒分子の共埋め込みによって引き起こされるグラファイト層の剥離を防ぐことができる。.
金属とその酸化物のコーティング
金属およびその酸化物のコーティングは、主にグラファイト表面に金属または金属酸化物の層を堆積させることによって実現される。.
粉体改質関連機器
元素ドーピング
元素ドーピングとは、特定の金属または非金属をグラファイト材料に意図的に添加または充填することを指し、この方法により材料の微細構造を変化させることでリチウムの挿入/抽出能力を向上させ、グラファイトのリチウム貯蔵容量とサイクル安定性を向上させることができる。.
表面改質技術は、リチウムイオンの貯蔵と放出の効率とグラファイト負極のサイクル性能を向上させ、それによって貯蔵容量を向上させます。青島エピック粉体機械有限公司は、粉体装置の専門メーカーです。製品には、ジェットミル、ボールミル、空気分級機、改質機などがあります。青島エピックの表面コーティング装置には、ピンミル改質機、ターボミル改質機、3本ローラー改質機、マルチローターミル改質機などがあります。.
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