Die Kohlenstoffbeschichtung wirkt durch mehrere Mechanismen, vor allem durch die Veränderung der chemischen Stabilität der Oberfläche, die Erhöhung der strukturellen Stabilität und die Verbesserung der Li-Ionen-Diffusion. Die Wirksamkeit der Kohlenstoffbeschichtung wird durch die verwendeten Beschichtungstechniken beeinflusst, die sich auf die Mikrostruktur der Beschichtungsschicht und die Oberflächenstruktur der Kathode auswirken können.
Modifizierung der chemischen Oberflächenstabilität:
Die Kohlenstoffbeschichtung kann die chemischen Eigenschaften der Oberfläche von Werkstoffen verändern und sie widerstandsfähiger gegen chemische Reaktionen und Umweltfaktoren machen. Dies ist von entscheidender Bedeutung für Anwendungen, bei denen das Material seine Integrität unter rauen Bedingungen bewahren muss. Bei Batterieelektroden zum Beispiel kann eine Kohlenstoffbeschichtung unerwünschte chemische Reaktionen verhindern, die das Elektrodenmaterial zersetzen.Verbesserung der strukturellen Stabilität:
Durch das Aufbringen einer Kohlenstoffschicht kann die strukturelle Gesamtstabilität des Materials verbessert werden. Kohlenstoff ist für seine Festigkeit und Haltbarkeit bekannt und kann zur Verstärkung des darunter liegenden Materials beitragen. Dies ist besonders wichtig bei Materialien, die in strukturellen Anwendungen eingesetzt werden oder bei denen mechanische Belastungen ein Problem darstellen.
Verbesserung der Li-Ionen-Diffusion:
In der Batterietechnologie kann die Kohlenstoffbeschichtung die Diffusion von Lithium-Ionen durch das Elektrodenmaterial verbessern. Dies wird dadurch erreicht, dass ein leitfähigerer Weg für die Ionen geschaffen wird, was zu einer verbesserten Batterieleistung führen kann, einschließlich schnellerer Lade- und Entladeraten und längerer Lebensdauer.Beschichtungstechniken:
Die Wahl der Beschichtungstechnik kann sich erheblich auf die Qualität und Wirksamkeit der Kohlenstoffbeschichtung auswirken. Die Verfahren lassen sich grob in nasschemische und trockene Beschichtungsmethoden einteilen. Nasschemische Verfahren wie hydrothermale/solvothermische Verfahren, Sol-Gel-Verfahren und chemische Polymerisation sind aufgrund ihrer Skalierbarkeit und Wirksamkeit in der industriellen Produktion weit verbreitet. Trockene Beschichtungsmethoden wie Glimmentladung und Kohlenstoffstäbchen/Fasertechniken bieten eine präzisere Kontrolle über die Schichtdicke und die Gleichmäßigkeit, sind aber für die Großproduktion möglicherweise weniger geeignet.
