鄭州大學(xué)《CEJ》：以木炭為原料制備硬碳材料，用于鈉離子電池
文章來(lái)源： 更新時(shí)間：2025-11-05 16:39:22
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硬質(zhì)碳（HC）在鈉離子電池（SIBs）中的規(guī)模化應(yīng)用受制于高成本和復(fù)雜工藝。本文，鄭州大學(xué)毛景教授團(tuán)隊(duì)已在《Chemical Engineering Journal》期刊發(fā)表名為“Charcoal-derived hard carbon anodes with enhanced sodium storage performance for sodium-ion batteries”的論文，研究選用低成本、高碳收率的木炭作為硬質(zhì)碳的原料，結(jié)合短周期球磨、酸處理和碳化工藝，展現(xiàn)出具有競(jìng)爭(zhēng)力的鈉離子存儲(chǔ)性能。特別是在1450℃碳化過(guò)程中，經(jīng)鹽酸處理后殘留于前驅(qū)體孔隙中的雜質(zhì)得以逸出，形成更多微/介孔結(jié)構(gòu)。電解液優(yōu)化實(shí)驗(yàn)表明，醚類基電解液（二甘醇中溶解的1M NaPF6）與鈉金屬兼容性最佳，且具有快速電化學(xué)動(dòng)力學(xué)特性。
通過(guò)調(diào)控結(jié)構(gòu)演變與電解質(zhì)體系，實(shí)現(xiàn)了硬質(zhì)碳電極初始庫(kù)侖效率（ICE）、容量及倍率性能的同步提升。最終獲得的優(yōu)化炭基硬質(zhì)碳電極展現(xiàn)出卓越的初始庫(kù)侖效率（91.05%） ，在30mA g?¹下具有314.54mAh g?¹的顯著可逆容量，并在1500mA g?¹下展現(xiàn)出243.67 mAh g?¹的高倍率性能。基于微觀結(jié)構(gòu)與電化學(xué)測(cè)試，木炭衍生的硬質(zhì)碳遵循“吸附-插層-孔隙填充”鈉離子存儲(chǔ)機(jī)制，其中主導(dǎo)電極反應(yīng)主要受擴(kuò)散控制。本研究為基于木炭的高容量硬質(zhì)碳的簡(jiǎn)易合成鋪平道路，并凸顯其在鈉離子電池應(yīng)用中的潛力。 |
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