多孔碳微球的可控構(gòu)筑及其在鈉離子電池中的應(yīng)用

編號：CYYJ043384

篇名：多孔碳微球的可控構(gòu)筑及其在鈉離子電池中的應(yīng)用

作者：韓照徽 孟良 秦晨 曹海亮 侯瑩

關(guān)鍵詞： 鈉離子電池 負(fù)極 多孔碳微球 淀粉 石墨烯

機(jī)構(gòu)： 太原理工大學(xué)新材料界面科學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

摘要： 硬碳材料具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、比容量高和安全性好等特性,是理想的鈉離子電池負(fù)極材料。生物質(zhì)及其衍生物由于儲量豐富、價格低廉可作為制備硬碳的綠色低成本碳源。然而,采用傳統(tǒng)的直接碳化策略難以精確調(diào)控硬碳材料的微觀結(jié)構(gòu),不利于提升材料的比容量和倍率性能。本文利用噴霧冷凍干燥和低溫?zé)峤饧夹g(shù)成功制備了多孔碳微球(PCGS)。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)和拉曼光譜(Raman)等表征手段并結(jié)合電化學(xué)性能測試,對材料的形貌結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能間的構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明,PCGS的的直徑在10~60μm,其儲鈉性能明顯優(yōu)于采用直接碳化法制得的硬碳材料。在0.1 C電流密度下,PCGS的可逆比容量高達(dá)280 mA·h/g,在0.2 C電流密度下循環(huán)100圈后比容量仍然保持在230 mA·h/g,容量保持率為92%。此外,還采用原位拉曼技術(shù)研究了多孔碳微球的儲鈉機(jī)理。本文的研究結(jié)果為高性能硬碳材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控及性能優(yōu)化提供實(shí)驗(yàn)參考和指導(dǎo)。