等離子體的高活性粒子吸附并誘發(fā)材料表面的活性提高;
利用等離子體對(duì)石墨等層狀結(jié)構(gòu)材料的減薄、刻蝕、摻雜等,增加材料的活性位點(diǎn)和導(dǎo)電性,可制備出高性能儲(chǔ)能材料;
等離子體由純凈氣體電離而產(chǎn)生,清潔,不產(chǎn)生污染。
以下為等離子球磨在鋰電材料制備中的6個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域
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01
Sn-C納米復(fù)合材料
02
Si-C復(fù)合材料
等離子球磨制備Si-C復(fù)合材料獲得石墨烯片層包覆硅顆粒結(jié)構(gòu)
03
鋰硫電池材料
等離子球磨剝離的多孔石墨烯提供大比表面積用于分散超微納米硫粒子,提高硫粒子導(dǎo)電性且產(chǎn)生的孔隙用于物理吸附多硫化鋰溶液。介質(zhì)阻擋等離子放電(DBD)過(guò)程中產(chǎn)生的氧官能團(tuán)修飾的石墨烯進(jìn)一步為多硫化鋰溶液的捕獲和限域行為提供發(fā)生化學(xué)鍵和的活性位點(diǎn)。
在等離子球磨過(guò)程中得到的產(chǎn)品S/G-DBD實(shí)現(xiàn)了少量氧摻雜、石墨的原位剝離及形成超微納米硫。相比于未施加等離子體的S/G電極,集納米化和原子摻雜石墨烯于一體的S/G-DBD電極,在鋰硫電池體系中展示出優(yōu)越的循環(huán)性能和提高的硫利用率。
04
硫化物電池材料
利用等離子體剝離石墨形成納米石墨片(Graphite Nanosheets),并在球磨的機(jī)械力與熱效應(yīng)下將細(xì)化的硫化銻(Sb2S3)復(fù)合在納米石墨片上,實(shí)現(xiàn)了高容量長(zhǎng)循環(huán)壽命的硫化銻-石墨納米片復(fù)合負(fù)極材料。
采用等離子體輔助球磨技術(shù)制備出Sb2S3-C復(fù)合鋰離子電池負(fù)極材料
(a)原始Sb2S3; (b),(c) 負(fù)載Sb2S3顆粒的石墨納米片SEM照片;(d)-(e) 負(fù)載Sb2S3顆粒的石墨納米片的TEM照片; (f) 普通球磨Sb2S3-C的SEM圖。
Sb2S3-C電子圖像及相應(yīng)元素分布圖
等離子體球磨后Sb2S3-C的(a)循環(huán)性能與(b)倍率性能
長(zhǎng)循環(huán)性能
05
SnO2 包覆三元正極材料
利用等離子體球磨將SnO2高度分散于三元正極材料表面,獲得二氧化錫包覆的三元正極材料。同時(shí)在等離子能和機(jī)械能的協(xié)同作用下SnO2氧空位的含量顯著提高,氧空位含量的顯著提高有助于加速充放電過(guò)程中電子的傳輸速率,提高三元正極材料表面的電子電導(dǎo)率,從而實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)性能優(yōu)異的復(fù)合正極材料的設(shè)計(jì)與制備。
等離子體輔助球磨技術(shù)制備SnO2靶向包覆三元正極復(fù)合材料
NCM523原始粉末部分團(tuán)聚,不利于離子電子傳輸
等離子體球磨后,SnO2材料均勻地分布在NCM523顆粒表面
等離子體輔助球磨,提高NCM523的首效
06
Fe2O3-C負(fù)極材料
等離子體球磨不同時(shí)間制備Fe2O3/C 復(fù)合材料的SEM
等離子體球磨20h制備Fe2O3/C 復(fù)合材料的TEM
等離子體球磨機(jī)理示意圖
等離子球磨對(duì)比普通球磨的循環(huán)容量對(duì)比
P20h樣品的倍率性能
等離子球磨不同時(shí)長(zhǎng)樣品的循環(huán)性能對(duì)比
等離子球磨對(duì)材料具有均勻分散、粒子細(xì)化、表面活化的作用;
等離子球磨技術(shù)應(yīng)用于錫基、硅基、三元等鋰電材料制備中,可在等離子體與高能球磨剪切力協(xié)同下制造出無(wú)序堆疊的納米石墨片,均勻的包覆于材料,從而提高電池材料的比容量、循環(huán)性能及倍率性能。