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[交流]
等離子球磨與硫化銻-石墨納米片復(fù)合負(fù)極材料的制備
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照例，需要原文的私信我郵箱并發(fā)送220601 一句話了解全文： 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)了高容量長循環(huán)壽命的硫化銻-石墨納米片復(fù)合負(fù)極材料的設(shè)計(jì)與制備。 1.制備方法 圖1 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 將Sb2S3與石墨按1:1的質(zhì)量比，放入球磨罐中，同時(shí)按球料比50:1的比例，加入7mm尺寸的磨球進(jìn)行球磨6h，獲得Sb2S3-C復(fù)合負(fù)極材料。同時(shí)按照相同的方式對(duì)比了不同球磨時(shí)間與不同質(zhì)量比的Sb2S3復(fù)合材料。 在球磨過程中，借助等離子體與機(jī)械球磨對(duì)石墨由范德華力結(jié)合的<001>方向的剝離作用，使石墨被大量高效的剝離成石墨納米片，同時(shí)硫化銻顆粒也被細(xì)化成納米尺度的顆粒。進(jìn)一步地，硫化銻顆粒在磨球的沖擊下，嵌入到石墨納米片上，形成Sb2S3-C的復(fù)合材料。 圖片 圖2 (a)原始Sb2S3; (b),(c) 負(fù)載Sb2S3顆粒的石墨納米片SEM照片；(d)-(i) 負(fù)載Sb2S3顆粒的石墨納米片的TEM照片及元素分布圖 圖2展示了典型的Sb2S3-C的微觀形貌。可以看出石墨以納米石墨片的形式堆疊。同時(shí)，納米尺度的硫化銻顆粒均勻的分散在納米石墨片的基體上。 這種將硫化銻顆粒嵌入納米石墨片的結(jié)構(gòu)能夠有效限制硫化銻顆粒脫嵌鋰過程中的體積變化，大幅度提升硫化銻在轉(zhuǎn)化反應(yīng)階段的可逆性，進(jìn)而改善硫化銻作為鋰離子電池負(fù)極材料的循環(huán)性能。 圖片 2.結(jié)果對(duì)比 圖片 圖3 (a),(b)硫化銻與石墨簡單均勻混合后的Sb2S3-C充放電曲線及容量微分曲線；(c),(d)等離子體球磨后的Sb2S3-C充放電曲線及容量微分曲線 從充放電曲線對(duì)比可以看出，等離子體球磨后的Sb2S3-C的循環(huán)可逆性得到明顯提升；進(jìn)一步分析其容量微分曲線可以看出，通過等離子體球磨將Sb2S3細(xì)化到納米尺度并嵌入石墨納米片后，Sb2S3在合金化反應(yīng)與轉(zhuǎn)化反應(yīng)階段的容量保持率得到明顯提升。 這是由于嵌入到納米石墨片中的Sb2S3在循環(huán)過程體積變化得到緩解，使得轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中生成的Sb/Li2S在逆轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中能夠反應(yīng)生成Sb2S3，因此，經(jīng)過等離子體球磨后的Sb2S3-C具有更高的可逆容量及循環(huán)穩(wěn)定性。 3.結(jié)論分析 圖片 圖4 等離子體球磨后Sb2S3-C的(a)循環(huán)性能；(b)倍率性能；(c)長循環(huán)性能；(d)分段容量曲線；(e)本工作與現(xiàn)有的Sb2S3工作對(duì)照 經(jīng)過等離子體球磨后的Sb2S3-C在250次循環(huán)后容量仍高達(dá)638.2mAh/g，而未球磨后的Sb2S3-C的容量僅為364.8mAh/g，其容量得到明顯提升；同時(shí)，等離子體球磨后的Sb2S3-C的倍率性能也得到明顯改善。 在1A/g的大電流密度下經(jīng)過500次循環(huán)，等離子體球磨后的Sb2S3-C仍可保持498.3mAh/g的容量，容量保持率~80%，實(shí)現(xiàn)了該電池體系的高容量長循環(huán)穩(wěn)定性。 進(jìn)一步拆分其容量貢獻(xiàn)區(qū)間可以看出，經(jīng)過等離子體球磨后的Sb2S3-C在合金化反應(yīng)與轉(zhuǎn)化反應(yīng)均可貢獻(xiàn)較高的可逆容量。相比于其它的Sb2S3-C工作，等離子體球磨Sb2S3-C復(fù)合負(fù)極材料在容量保持率上優(yōu)勢(shì)明顯。 這正是由于等離子體球磨剝離石墨形成石墨納米片、同時(shí)將硫化銻細(xì)化成納米顆粒并嵌入石墨片上，通過抑制Sb2S3循環(huán)過程中的體積變化，抑制活性相的團(tuán)聚，從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了Sb2S3在循環(huán)過程中的穩(wěn)定性，最終實(shí)現(xiàn)了Sb2S3-C復(fù)合負(fù)極材料的高容量和長循環(huán)穩(wěn)定性。 上述研究成果來自于： Liu, Yuxuan & Lu, Z & Cui, Jie & Liu, Hui & Liu, Jun & Hu, Renzong & Zhu, M. (2019). Plasma milling modified Sb2S3-graphite nanocomposite as a highly reversible alloying-conversion anode material for lithium storage. Electrochimica Acta. 310. 10.1016/j.electacta.2019.04.104. ·END· 為科研人員發(fā)表高水平論文助力，為企業(yè)材料創(chuàng)新服務(wù)。 一代裝備，一代材料，我們一直奔跑在原創(chuàng)技術(shù)的路上！ 等離子球磨技術(shù)由華南理工大學(xué)朱敏教授團(tuán)隊(duì)研制，是將冷場(chǎng)放電等離子體引入到機(jī)械振動(dòng)球磨中，利用近常壓下氣體在球磨罐中形成高能量的非平衡等離子體和機(jī)械球磨的協(xié)同作用，促進(jìn)粉末的組織細(xì)化、合金化、活性激活、化合反應(yīng)及加速原位氣-固相反應(yīng)等，能極大的提高球磨效率，顯著降低球磨污染，并形成獨(dú)特的結(jié)構(gòu)而顯著提高材料的性能。 |
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tzynew3樓
2022-06-01 11:39
回復(fù)
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
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