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等離子球磨與硫化銻-石墨納米片復合負極材料的制備
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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），并在球磨的機械與熱效應下將細化的硫化銻（Sb2S3）復合在納米石墨片上，實現了高容量長循環(huán)壽命的硫化銻-石墨納米片復合負極材料的設計與制備。 1.制備方法 圖1 采用等離子體輔助球磨技術制備出Sb2S3-C復合鋰離子電池負極材料 將Sb2S3與石墨按1:1的質量比，放入球磨罐中，同時按球料比50:1的比例，加入7mm尺寸的磨球進行球磨6h，獲得Sb2S3-C復合負極材料。同時按照相同的方式對比了不同球磨時間與不同質量比的Sb2S3復合材料。 在球磨過程中，借助等離子體與機械球磨對石墨由范德華力結合的<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，同時硫化銻顆粒也被細化成納米尺度的顆粒。進一步地，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的復合材料。 圖片 圖2 (a)原始Sb2S3; (b),(c) 負載Sb2S3顆粒的石墨納米片SEM照片；(d)-(i) 負載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�？梢钥闯鍪约{米石墨片的形式堆疊。同時，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構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化反應階段的可逆性，進而改善硫化銻作為鋰離子電池負極材料的循環(huán)性能。 圖片 2.結果對比 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細化到納米尺度并嵌入石墨納米片后，Sb2S3在合金化反應與轉化反應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，使得轉化反應過程中生成的Sb/Li2S在逆轉化反應過程中能夠反應生成Sb2S3，因此，經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)本工作與現有的Sb2S3工作對照 經過等離子體球磨后的Sb2S3-C在250次循環(huán)后容量仍高達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，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%，實現了該電池體系的高容量長循環(huán)穩(wěn)定性。 進一步拆分其容量貢獻區(qū)間可以看出，經過等離子體球磨后的Sb2S3-C在合金化反應與轉化反應均可貢獻較高的可逆容量。相比于其它的Sb2S3-C工作，等離子體球磨Sb2S3-C復合負極材料在容量保持率上優(yōu)勢明顯。 這正是由于等離子體球磨剝離石墨形成石墨納米片、同時將硫化銻細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，抑制活性相的團聚，從結構上實現了Sb2S3在循環(huán)過程中的穩(wěn)定性，最終實現了Sb2S3-C復合負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。 一代裝備，一代材料，我們一直奔跑在原創(chuàng)技術的路上！ 等離子球磨技術由華南理工大學朱敏教授團隊研制，是將冷場放電等離子體引入到機械振動球磨中，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械球磨的協(xié)同作用，促進粉末的組織細化、合金化、活性激活、化合反應及加速原位氣-固相反應等，能極大的提高球磨效率，顯著降低球磨污染，并形成獨特的結構而顯著提高材料的性能。 |
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2樓2022-06-01 10:17:21
簡單回復
tzynew3樓
2022-06-01 11:39
回復
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
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