使用管式炉的主要目的是创建一个精确、受控的界面。具体来说，它允许对3D铜骨架进行空气氧化，形成一层均匀的氧化铜（CuO）。这一氧化步骤是后续加工过程中实现熔融锂与铜结构结合和渗透的关键因素。
该过程中的核心挑战是纯铜天然排斥熔融锂。管式炉处理通过化学方式改变表面，从疏锂性（排斥锂）转变为亲锂性（吸引锂），从而确保负极结构能够真正被填充。
克服表面化学屏障
纯铜的固有问题
单独来看，纯铜骨架存在重大的制造障碍。它本质上是疏锂性的，意味着它会抵抗熔融锂的润湿。如果不进行改性，熔融锂只会停留在表面，而不会渗透到结构内部。
氧化铜（CuO）的作用
管式炉提供了在空气中氧化铜表面所必需的热环境。这会将铜丝的外部层转化为氧化铜（CuO）。与纯铜不同，这种氧化物层具有有利于与锂相互作用的化学性质。
创建亲锂界面
CuO的存在不是最终目标，而是通往目标的关键。这一层被描述为亲锂性，创造了必要的表面张力条件，以吸引锂的接触。
促进熔融锂渗透
反应转化为Li2O
当氧化后的骨架接触熔融锂时，会发生化学反应。氧化铜层与锂反应生成氧化锂（Li2O）层。新形成的Li2O层是驱动润湿过程的活性物质。
确保快速彻底填充
Li2O的形成极大地改变了系统的流体动力学。它能够实现熔融锂的快速而彻底的渗透。这对于导航骨架的“狭窄3D多孔结构”尤其重要，确保不留下任何空隙。
理解控制的必要性
层形成中的精度
您可能会问，为什么专门使用管式炉，而不是简单的明火或烤箱。工程要求中的关键词是“受控层”。
避免氧化不均匀
管式炉提供稳定的热剖面。如果氧化不均匀或不受控制，CuO的转化将是不一致的。这将导致填充不均匀，导致3D骨架的部分区域未被填充，从而损害负极的最终容量。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高复合负极制备的有效性，请考虑氧化步骤的这些因素：
- 如果您的主要关注点是润湿速度：确保氧化层足够生成连续的Li2O界面，因为这种反应驱动了快速填充所需的毛细作用。
- 如果您的主要关注点是结构密度：优先考虑管式炉中氧化的均匀性，以确保熔融锂能够到达3D骨架最深、最狭窄的孔隙。
管式炉不仅仅是一个加热步骤；它是一种表面工程工具，可以将一个具有排斥性的基底转化为一个能够接受锂的基底。
总结表：
| 工艺特征 | 纯铜骨架 | 管式炉氧化后 |
|---|---|---|
| 表面化学 | 疏锂性（排斥锂） | 亲锂性（吸引锂） |
| 表面材料 | 纯Cu | 氧化铜（CuO）层 |
| 锂相互作用 | 不润湿/高表面张力 | 反应性润湿（形成Li2O） |
| 渗透成功率 | 差/仅表面 | 快速、彻底、无空隙 |
| 结构完整性 | 容量受损 | 最佳3D多孔填充 |
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