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盐模板精准调控炭结构实现高性能钠离子存储

盐模板精准调控炭结构实现高性能钠离子存储

炭材料被认为是钠离子电池最具前景的负极材料之一,但其高度有序的石墨结构限制了钠离子的嵌入。此外,钠离子缓慢的嵌入动力学也严重制约了电池的倍率性能。因此,对炭材料的微观结构进行精准调控对于提升电池性能至关重要。本文以氯化钠为模板、酚醛树脂和沥青为碳前驱体,制备了一种三维多孔软硬复合炭材料(3DHSC)。在炭化过程中,氯化钠模板有效抑制了石墨微晶的生长,从而形成具有较大层间距的微小石墨畴,有利于钠离子的存储。同时,氯化钠模板还能诱导生成丰富的介孔和大孔,促进钠离子的快速扩散。通过简单调节氯化钠与碳前驱体的质量比,即可精确调控材料的多孔结构与石墨结晶取向,进而获得兼具高容量、优异倍率性能以及较高库仑效率的电极材料。实验结果表明,该材料在0.05 A/g条件下可实现215 mAh/g的高可逆容量,在5 A/g条件下仍保持97 mAh/g的优异倍率性能,且初始库仑效率高达60%。

文献来源:Dong Qiu, Tengfei Cao, Jun Zhang, Si-Wei Zhang, Dequn Zheng, Haoliang Wu, Wei Lv, Feiyu Kang, Quan-Hong Yang, Precise carbon structure control by salt template for high performance sodium-ion storage, Journal of Energy Chemistry 31 (2019) 101–106