Углеродное покрытие действует по нескольким механизмам, в первую очередь изменяя химическую стабильность поверхности, повышая структурную стабильность и улучшая диффузию литий-ионов. Эффективность углеродного покрытия зависит от используемых технологий нанесения, которые могут влиять на микроструктуру слоя покрытия и структуру поверхности катода.
Модификация химической стабильности поверхности:
Углеродное покрытие может изменять химические свойства поверхности материалов, делая их более устойчивыми к химическим реакциям и воздействию факторов окружающей среды. Это очень важно в тех случаях, когда материал должен сохранять свою целостность в суровых условиях. Например, в электродах аккумуляторов углеродное покрытие может предотвратить нежелательные химические реакции, разрушающие материал электрода.Повышение стабильности структуры:
Нанесение углеродного слоя позволяет повысить общую структурную стабильность материала. Углерод известен своей прочностью и долговечностью, что может способствовать укреплению основного материала. Это особенно важно для материалов, используемых в структурных приложениях или там, где существует опасность механических нагрузок.
Улучшение диффузии литий-ионных элементов:
В аккумуляторных технологиях углеродное покрытие может улучшить диффузию ионов лития через материал электрода. Это достигается за счет создания более проводящего пути для ионов, что может привести к улучшению характеристик батареи, включая более высокую скорость зарядки и разрядки и увеличение срока службы.Техники нанесения покрытий:
Выбор метода нанесения покрытия может существенно повлиять на качество и эффективность углеродного покрытия. Методы в целом делятся на мокрые химические методы и сухие методы нанесения покрытия. Мокрые химические методы, такие как гидротермальный/сольвотермальный, золь-гель и химическая полимеризация, широко используются в промышленном производстве благодаря своей масштабируемости и эффективности. Сухие методы нанесения покрытий, такие как метод тлеющего разряда и метод углеродных стержней/волокна, обеспечивают более точный контроль над толщиной и однородностью покрытия, но могут быть менее пригодны для крупномасштабного производства.
