制备纳米碳包覆正负极材料之利器-等离子球磨技术
时间:20/03/23

作用机理:


1)等离子球磨对材料具有均匀分散、粒子细化、表面活化的作用;


2)等离子体可以破坏石墨层间的分子作用力,再协同机械球磨的剪切力,可以对石墨等层状结构材料的减薄、刻蚀、掺杂等,利用上面的性能应用于锡基、硅基、三元材料等锂电材料制备中,可在等离子体与高能球磨剪切力协同下制造出无序堆叠的纳米石墨片,纳米粒子(锡基、硅基、三元等)均匀地嵌在纳米石墨片中,提高电极的电子、离子导电性,从而提高电池材料的比容量、循环性能及倍率性能。



以下为等离子球磨在锂电材料制备中的6个应用领域


1、Sn-C纳米复合材料



2、Si-C复合材料


等离子球磨制备Si-C复合材料获得石墨烯片层包覆硅颗粒结构


3、锂硫电池材料


等离子球磨剥离的多孔石墨烯提供大比表面积用于分散超微纳米硫粒子,提高硫粒子导电性且产生的孔隙用于物理吸附多硫化锂溶液。介质阻挡等离子放电(DBD)过程中产生的氧官能团修饰的石墨烯进一步为多硫化锂溶液的捕获和限域行为提供发生化学键和的活性位点。




4、硫化物电池材料


采用等离子体辅助球磨技术制备出Sb2S3-C复合锂离子电池负极材料


(a)原始Sb2S3; (b),(c) 负载Sb2S3颗粒的石墨纳米片SEM照片;(d)-(e) 负载Sb2S3颗粒的石墨纳米片的TEM照片; (f) 普通球磨Sb2S3-C的SEM图。


Sb2S3-C电子图像及相应元素分布图


等离子体球磨后Sb2S3-C的(a)循环性能与(b)倍率性能


长循环性能


5、SnO2 包覆三元正极材料


利用等离子体球磨将SnO2高度分散于三元正极材料表面,获得二氧化锡包覆的三元正极材料。同时在等离子能和机械能的协同作用下SnO2氧空位的含量显著提高,氧空位含量的显著提高有助于加速充放电过程中电子的传输速率,提高三元正极材料表面的电子电导率,从而实现了电化学性能优异的复合正极材料的设计与制备。


等离子体辅助球磨技术制备SnO2靶向包覆三元正极复合材料


1)NCM523原始粉末部分团聚,不利于离子电子传输
2)等离子体球磨后,SnO2材料均匀地分布在NCM523颗粒表面


等离子体辅助球磨,提高NCM523的首效


6、Fe2O3-C负极材料


等离子体球磨不同时间制备Fe2O3/C 复合材料的SEM


等离子体球磨20h制备Fe2O3/C 复合材料的TEM


等离子体球磨机理示意图


等离子球磨对比普通球磨的循环容量对比


P20h样品的倍率性能


等离子球磨不同时长样品的循环性能对比


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