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.
Atualmente, a modificação da superfície do eletrodo negativo de grafite inclui principalmente: moagem mecânica de esferas, oxidação de superfície e halogenação, superfície revestimento e dopagem de elementos.
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:
A moagem mecânica de bolas pode reduzir significativamente o tamanho da partícula de partículas de grafite. O tamanho menor das partículas é propício à difusão rápida de íons de lítio e melhora o desempenho da taxa da bateria.
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
A oxidação e a halogenação podem melhorar a químico propriedades dos materiais do ânodo de grafite na 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.
A tecnologia de modificação de superfície melhora a eficiência de armazenamento e liberação de íons de lítio e o desempenho do ciclo de eletrodos negativos de grafite, melhorando assim a capacidade de armazenamento. Qingdao Epic Máquinas de Pó Co., Ltd. é um fabricante profissional de equipamentos para pó. Os produtos incluem: moinhos de jato, moinho de bolas, classificadores e modificadores de ar. O equipamento de revestimento de superfície da Qingdao Epic inclui: modificador de moinho de pinos, modificador de moinho turbo, modificador de três rolos e modificador de moinho multirrotor.
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