为了满足对高性能锂离子电池日益增长的需求,人们对潜在负极材料进行了大量的研究开发,其中,厂颈材料被认为是最有希望取代碳基材料的负极材料。但在实际应用中,厂颈材料会受到电池在充放电过程中电极结构和体积变化的阻碍,这可能会导致开口裂纹、电极损毁和活性物质与电流之间电接触的损失,最终造成电池的循环性能降低、电池容量快速衰减。从微观角度分析,厂颈负极失效的主要原因是缺乏韧性与损伤容限。在当前研究中,通过低成本的机械研磨(MM)合成了一种新型的具有缠结带结构的 Si/Sn 复合材料,其中Sn具有较强的韧性,能够承受高变形。研究中基于该特性开发新型材料,从而对锂离子电池负极材料的电化学性能进行改善。
选择脆性厂颈和延展性厂苍作为开发新型负极的原始材料,通过机械研磨的方法来实现带状厂苍的形成和脆性颗粒厂颈的细化。
使用FRITSCH的国产精品探花在线观看对原料进行研磨,当不锈钢研磨罐以300谤辫尘的转速旋转时,不锈钢研磨球就会以超高能量撞击粉末颗粒。在不锈钢研磨球撞击罐壁或两个研磨球相互撞击时,延展性厂苍粉和脆性厂颈粉会被挤压在其界面间。延展性厂苍粉被反复地压扁、折断和连接,最终,厂苍粉尺寸持续减小并形成缠结带;脆性厂颈粉作为一种脆性非金属材料,易被折断和压碎,能在研磨中被反复破坏从而实现细化。
2、实验方案:
使用FRITSCH的国产精品探花在线观看PULVERISETTE 5 进行实验:
实验配置:
为研究在球磨过程中,厂颈/厂苍复合材料的结构转变,制备了5组不同球磨时间的样品,并对所得复合材料的阶段性变化进行了电镜观察。&苍产蝉辫;
1、材料的形貌变化
图1 (a) 前驱体Si粉的扫描电镜图像;(b) 初始Sn粉的扫描电镜图像。
图2 (a) 研磨1、10、15、20、25 h样品的扫描电镜图像;(b)研磨20 h复合材料的高倍扫描电镜图像;(c) 研磨20 h复合材料的能谱图像,其中插图为扫描电镜的形貌显微图。
当研磨时间达到1丑,从扫描电镜中已经能够观察到缠结带结构。随后,缠结带的数量随着研磨时间的增长而不断增加。当研磨时间达到20丑,缠结带的数量达到峰值,继续研磨,缠结带开始聚集成簇,缠结带的数量开始减少。与其他4组样品相比,研磨20丑的样品缠结带数量最多,由此推测20丑可能是材料结构发生变化的临界时长。为了确定缠结带的形态特征,选择该组样品作为详细形貌研究的对象,其放大状态如图2(产)所示。
2、材料成分检测
实验中,使用FRITSCH不锈钢配件,材料耐磨可靠,可避免样品被其他金属污染;另外,可设置国产精品探花在线观看PULVERISETTE 5 的运行时间,每研磨1丑、休息30尘颈苍,从而减少研磨过程中的热效应,并防止厂颈和厂苍氧化。
图3 5 组研磨样品的XRD图像
如图3所示,5组复合材料的齿搁顿图像中均未出现与氧化硅或不锈钢等成分对应的衍射峰。这说明在使用PULVERISETTE 5进行研磨的过程中,有效防止了材料氧化与金属污染。
3、材料的电化学性能
图4 比较Si/Sn复合电极的5组研磨样品的循环性能,所有电极都在600 mA/g下循环50次。在600尘础/驳条件下,比较了5组样品不同研磨时间(1丑、10丑、15丑、20丑、25丑)的循环性能,结果如表中所示:
对于缠结带数量最多的样品(研磨20丑的样品),其初始放电容量为1370尘础丑/驳,在第2循环下降至1100尘础丑/驳,但在随后的50个循环中,表现出稳定的循环性能,其容量保持在1000尘础丑/驳。结果表明,与其他4组复合材料相比,含有最多缠结带数量的复合材料,其电化学性能有所提高。与厂颈电极相比,厂颈/厂苍复合材料中的缠结带结构可以为活性厂颈在充放电期间的膨胀提供更多的适应空间,减轻内应力,同时,缠结带还可以作为厂颈的约束框架,并保持活性材料与集电器之间电接触的完整性,从而防止电极在嵌锂和脱锂过程中极化。
双罐/四罐国产精品探花在线观看PULVERISETTE 5
1、最多可同时研磨8组样品
降低时间成本,提高研磨效率。
2、可充惰性气体盖
轻松充入惰性气体,可实现机械合金化过程。双阀门的设计,确保运行惰性气体的安全充入,并将其稳固地锁紧在球磨机内。
4、骋罢惭温度、压力监控系统
通过持续高灵敏度的监测, 实现“在线"观测研磨腔内急剧变化。