等离子体技术在储能材料中的应用:从缺陷工程到性能优化

作     者：姚嘉诺 梁丽涛 谭诗怡 陈柔彤 佘乐延 曹峻豪 秦天航 黎立德 于峰 张国臻 YAO Jianuo;LIANG Litao;TAN Shiyi;CHEN Routong;SHE Leyan;CAO Junhao;QIN Tianhang;LI Lide;YU Feng;ZHANG Guozhen

作者机构：南京信息工程大学化学与材料学院江苏南京210014 

出 版 物：《材料研究与应用》 (Materials Research and Application)

年 卷 期：2024年第18卷第6期

页      面：849-865页

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主　　题：等离子体技术 储能材料 电化学性能 缺陷工程 表面改性 元素掺杂 锂离子电池 超级电容器 

摘      要：随着全球对可再生能源需求的迅速增长,开发高效、环保的电化学储能技术已成为关键的研究课题。储能装置的性能高度依赖于电极材料的选择与改性,这直接决定了其能量密度、功率密度和循环寿命。然而,传统材料合成与改性方法通常伴随着高能耗、工艺复杂及环境污染等问题。等离子体技术作为一种新兴材料处理技术展示了独特的优势,通过引入氧空位、硫空位等缺陷结构,其可以精准调控材料的电子结构,显著提升导电性和电化学性能。同时,等离子体技术能够在低温下对材料实现快速合成与表面改性,简化传统工艺并有效降低能耗。因此,对等离子体技术在储能材料中的应用进行了系统地总结,重点分析了其在缺陷工程、元素掺杂和表面改性等方面的作用。研究表明,等离子体处理显著提高了材料的导电性、离子扩散能力及循环稳定性,特别是在锂离子电池、钠离子电池和超级电容器等储能装置中的应用,展示了优异的性能提升。此外,等离子体技术能够实现高效的杂质掺杂,确保材料结构的均匀性并增强其电化学活性。尽管等离子体技术在实验室中取得了显著的成果,但大规模应用仍面临设备成本、反应精度控制等挑战。未来的研究应聚焦于工艺优化、成本控制及结合其他先进技术,以推动等离子体技术在储能材料中的产业化应用,助力可再生能源系统的可持续发展。