锂电负极材料Li4Ti5O12的等离子体改性技术研究文献综述

 2022-10-28 10:10
  1. 文献综述(或调研报告):

摘要:锂离子电池具有高能量密度和良好的循环性能,在现代移动电子设备中显示出巨大的应用前景。目前商业化锂离子电池多用石墨作为负极材料,虽然价格低廉、充放电效率高,但是在使用过程中已逐渐发现诸多缺陷,例如其嵌脱锂电位较低,容易产生锂枝晶导致电池短路发生安全问题等。因此寻找循环寿命长、充放电时结构稳定并且具有较高嵌脱锂电位的负极材料已经成为了当务之急。钛酸锂由于具有循环稳定性好、安全性能高、对环境友好等特点,近年来得到了广泛的关注。但钛酸锂导电性较差,利用先进的等离子体技术对其进行表面改性在理论上具有可行性。本文从等离子体、锂离子电池、电池指标和表面改性四个方面分别对这项技术进行了整理和分析,为钛酸锂的等离子体改性技术的后续研究提供了一定的前期理论基础。

关键词:等离子体;钛酸锂;表面改性;锂离子电池;

正文

等离子体(Plasma)技术应用等离子体发生器产生的部分电离等离子体,利用其完成一定工业生产目标的手段。等离子体的温度高,能提供高焓值的工作介质,生产常规方法不能得到的材料,加之有气氛可控、设备相对简单、能显著缩短工艺流程等优点,所以等离子体技术具有广泛的应用前景。目前,等离子体技术广泛应用于机械加工、冶金和表面处理等方面,利用等离子体技术对钛酸锂进行表面改性具有一定的可操作性和优越性。本文从以下四个方面简要介绍了等离子体技术与锂离子电池负极材料钛酸锂的表面改性之间的关系,为后期毕业设计实验环节提供相关前期理论基础。

1、等离子体简介

等离子体又叫做电浆,是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质,尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体,其运动主要受电磁力支配,并表现出显著的集体行为。它广泛存在于宇宙中,常被视为是除去固、液、气外,物质存在的第四态。Plasma由阴极到阳极可以分为以下九个区域[11]

图1 等离子体的区域分布示意图[11]

阿斯顿(Aston)暗区,位于阴极右侧(图1),是—个有强电场和负空间电荷的薄的区域。该区域主要含有慢电子,由于速度较低该区域里电子密度和能量太低,难以激发气体,所以呈现暗区。

阴极辉光区,紧靠在阿斯顿暗区右边的是阴极辉光区。这种辉光在空气放电时通常是微红色或桔黄色,是由于激发的溅射原子离开阴极表面,或外部进入的正离子向阴极移动形成的。这种阴极辉光有—个相当高的离子密度,它的轴向长度取决于气体类型和气体压力。阴极辉光有时紧贴在阴极上,并掩盖阿斯顿暗区。

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