양극재 표면 코팅 요약

장거리 및 전기차의 급속 충전 능력은 고성능에 달려 있다 리튬이온 배터리, 음극재가 가장 중요한 소재 중 하나 구성 요소. 그러나 음극은 사이클링 중에 균열이 발생하기 쉽고 전시 전해질과의 지속적인 부반응으로 인해 배터리의 사이클 수명 및 속도 성능. 표면 코팅으로 스트레스를 완화할 수 있으며, 액체 전해질의 습윤성을 향상시키고 계면 전하를 감소시킵니다. 저항을 전달하고 부반응을 감소시켜 효과적으로 양극재 최적화. 그럼에도 불구하고, 그 영향력은 전기화학적 성능에 대한 표면 코팅의 물리화학적 특성, 사이클링 중 진화뿐만 아니라 여전히 더 많은 것이 필요합니다. 이해. 또한 최적의 표면 코팅 재료 및 방법 체계적으로 요약 및 결론이 나지 않았습니다.

1. 음극 표면 코팅 요구 사항

표면 코팅의 요구 사항은 다음과 같습니다. 1) 얇고 균일합니다. 2) 이온 및 전자 전도성을 보유하고 있습니다. 3) 기계적 성질이 높다 충전/방전 주기 후에도 특성이 안정적으로 유지됩니다. 4) 코팅 공정이 간단하고 확장 가능합니다.

2. 양극재 표면코팅의 역할

음극재 표면 코팅의 역할은 다음과 같습니다. 1) 부작용을 억제하는 물리적 장벽; 2) 방지하기 위해 HF를 청소 전해질에 의한 화학적 공격 및 전이 용해 완화 궤조; 3) 전자 및 이온 전도도 향상; 4) 표면 수정 계면 이온 전하 이동을 촉진하는 화학; 5) 안정화 구조 및 상전이 응력을 감소시킵니다.

3 코팅구조/형태

3.1 균일하고 얇은 코팅
코팅층은 균일하고 얇아야 합니다. 음극을 완벽하게 커버 입자는 전해질 공격으로부터 음극을 보호하고 측면을 억제합니다. 반응. 또한, 얇은 코팅층은 반응 속도를 향상시킵니다. 인터페이스, 배터리 성능 향상.

3.2 두꺼운 코팅
두꺼운 코팅은 음극과 음극 사이에 좋은 물리적 장벽을 제공합니다. 전해질. 그러나 두꺼운 코팅은 리튬 확산을 방해할 수 있습니다. 인터칼레이션 및 디인터칼레이션 프로세스 중에 잠재적으로 잘 수행됨 고온 작동 중.

3.3 ​​섬형/거친 코팅층
건식 및 건식을 이용하여 소재 전체에 균일하고 얇은 코팅 구현 습식 코팅 공정은 까다롭습니다. 이들에 의해 형성된 코팅층은 프로세스가 거칠고 고르지 않습니다.

4. 코팅 공정/전략

4.1 습식공정
4.1.1 솔-겔 코팅
양극재 합성에는 졸-겔 코팅 공정이 일반적으로 사용된다. 그리고 표면 코팅. 그러나 물이나 다른 용매의 사용이 증가합니다. 소송 비용. 또한 물과 같은 용매는 리튬 침출을 일으키고 리튬을 변화시킬 수 있습니다. 음극 표면의 화학양론

4.1.2 열수/솔보열 코팅
수열/용매열 공정을 통해 개발된 코팅층은 나노 규모로 균일하게 이루어져 화학량론을 제어할 수 있습니다. 코팅층. 그러나 고가의 전구체를 사용하여 가공이 어렵다. 소금과 낮은 수확량.

4.2 건식코팅 공정
건식 코팅 방법이 가장 실현 가능하고 적합할 수 있지만, 균일한 코팅은 어렵습니다.

4.3 기상화학공정
4.3.1 화학기상증착법(CVD)
화학 기상 증착(CVD): 특정 온도에서 반응물이 분해됩니다. 기판 재료에 물질이 증기로부터 증착되게 합니다. 단계. CVD의 가장 큰 장점은 낮은 다공성을 생산할 수 있다는 것입니다. 균일하고 얇은 코팅층을 형성합니다.

4.3.2 원자층증착(ALD)
원자층증착법(ALD)으로 형성된 코팅층은 원자규모이다. 두께. 가장 큰 장점은 균일한 형태를 만들 수 있다는 점입니다. 정밀한 제어로 고품질의 코팅층을 구현합니다. 그러나 낮은 문제를 겪고 있습니다. 수율, 느린 처리 ​​시간, 높은 전구체 비용, 독성 및 복잡성 프로세스.

5. 코팅재료의 종류

5.1 금속산화물
금속 산화물 코팅은 음극 물질 사이의 물리적 장벽 역할을 합니다. 전기화학 반응에 참여하지 않고 전해질. 그만큼 단점은 리튬 이온 전도성이 좋지 않다는 것입니다. 어떤 경우에는 요율이 금속 산화물로 코팅된 양극재의 성능이 저하되는 이유는 다음과 같습니다. 임피던스(Rct)가 증가했습니다. 그러나 이러한 불활성 금속에 대한 보고는 거의 없습니다. 산화물 코팅은 전하 이동을 향상시킬 수 있습니다.

5.2 인산염

인산염 코팅은 양극의 이온 수송 특성을 향상시킬 수 있습니다. 재료. 니켈이 풍부한 층상 산화물의 열악한 사이클링 및 안전 문제 대규모 사용을 방해합니다. 표면 코팅은 효과적인 방법입니다. 니켈이 풍부한 음극의 문제를 완화합니다. NCM의 Li3PO4 코팅 표면은 NCM 음극 표면과 음극 표면 사이의 직접적인 접촉을 방지합니다. 전해질로 인해 부반응과 저항성 형성을 억제합니다. 표면 필름.

5.3 코팅재로서의 양극재

양극재는 음극용 코팅재로 사용되어 왔습니다. 일반적으로 더 안정적인 재료를 덜 안정적인 재료 위에 코팅해야 합니다. 재료의 전반적인 안정성과 성능을 향상시킵니다. 장점은 음극과 전해질 사이에 물리적 장벽을 제공하고, 부반응을 억제하고 전하 이동 역학을 개선하여 음극재의 전기화학적 성능이 향상됩니다. 그러나 그것은 양극재의 균일하고 얇은 코팅을 달성하기가 어렵습니다. 게다가, 좋은 코팅을 형성하려면 높은 열처리 온도가 필요합니다. 양극재의 분해를 초래합니다. 이러한 유형의 코팅의 경우, 최적의 코팅재료와 조건을 선택해야 합니다. 예를 들어, 리튬이 풍부한 Li1.2Mn0.6Ni0.2O2 층에 초박형 스피넬(LiMn2O4) 코팅 산화물(USMLLR)은 전기화학적 및 열적 성능을 향상시킵니다. 이점은 리튬이 풍부한 층상 산화물의 고용량을 보장할 뿐만 아니라 재료뿐만 아니라 충전 성능을 향상시키면서 높은 속도 성능을 제공합니다. LMO의 우수한 Li+ 전도성으로 인해 표면 전사가 가능합니다.

5.4 코팅제로서의 고체 전해질 및 기타 이온 전도체

고체전해질은 상온에서 높은 이온전도도를 가지며, 음극 코팅층으로 적합하지만 전자 전도성이 낮습니다. 낮은. 이온 전도도가 높아 전하 향상 효과가 기대됩니다. 음극/전해질 계면에서 전달됩니다. 또한, 고체전해질 코팅은 물리적 장벽을 제공하여 부반응을 억제합니다. 코팅 리튬 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM)의 란타늄 티타네이트(LLTO)는 속도를 향상시킬 수 있습니다. LLTO 코팅의 높은 이온 전도성으로 인한 성능 층 및 부반응 억제. 그러나 코팅이 증가했습니다. 두께는 전자 이동 과정을 방해할 수 있습니다. 충전/방전.

5.5 전도성 고분자

전도성 고분자 코팅은 높은 밀도로 균일한 박막을 형성할 수 있습니다. 전자 전도도, 음극/전해질에서의 전하 이동 개선 인터페이스. 이 폴리머는 부피 변화를 수용하여 균열을 줄일 수 있습니다. 형성.

5.6 표면 도핑

표면코팅 방식으로 음극에 물리적 장벽 형성 표면은 일반적으로 전해질에 덜 반응하므로 성능이 향상됩니다. 재료의 구조적 및 열적 안정성. 크리스탈 이후로 인터페이스의 구조 및 구성 변화는 유사하며 표면 도핑 Li+ 확산을 방해하지 않으며 Rct 및 기계적 응력을 감소시킵니다. 인터페이스를 개선하고 크래킹 가능성을 줄입니다.

6. 구조-물성 상관관계: 코팅 두께와 리튬 이온 확산
특정 표면 코팅은 이온 확산을 방해하는 동시에 다른 효과를 제공할 수 있습니다. 일부 코팅은 이온 확산을 향상시킬 수 있지만 성능이 저하될 수 있습니다. 다른 속성. 이러한 효과를 타협으로 고려하는 것은 항상 코팅 채택 시 배터리 연구에 중점을 둡니다. 구조적 특성 코팅 두께와 리튬 이온 확산 속도의 상관 관계 코팅층은 이러한 절충기준을 측정하는 효과적인 방법이다.