近些年,由于制備工藝的不斷優(yōu)化,生物質(zhì)炭材料作為儲(chǔ)能器件（鋰離子電池、超級(jí)電容器、鋰硫電池等）的電極材料得到了快速發(fā)展。與此同時(shí),由于存在首次庫(kù)倫效率低,不可逆容量大,電壓滯后,大電流充放電能力弱等問(wèn)題,大大阻礙了生物質(zhì)炭材料作為電極材料的應(yīng)用。而通過(guò)雜元素?fù)诫s生物質(zhì)炭（尤其是雜原子摻雜）,可以有效地提高炭材料的潤(rùn)濕性和電子傳導(dǎo)性,增加炭材料的缺陷以及活性位點(diǎn),使其具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。本文歸納了雜元素?fù)诫s生物質(zhì)炭的研究進(jìn)展,分別對(duì)其制備方法,以及在鋰離子電池、超級(jí)電容器和鋰硫電池等能源領(lǐng)域中的應(yīng)用和前景進(jìn)行介紹。 

【文章來(lái)源】：人工晶體學(xué)報(bào). 2020,49(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：11 頁(yè)

【部分圖文】：

鋰離子電池的充放電原理示意圖

Wang等[54]以稻殼為前驅(qū)體,三苯基磷為磷源通過(guò)簡(jiǎn)單的酸處理和熱處理制得磷摻雜多孔炭,與未摻雜的多孔生物質(zhì)炭對(duì)比,電化學(xué)性能明顯提高。這是因?yàn)榱讚饺刖哂懈弑缺砻娣e的多孔炭中,使炭的表面產(chǎn)生強(qiáng)共價(jià)鍵,再加上三維互聯(lián)多孔結(jié)構(gòu)與磷的協(xié)同作用,從而使其保持良好的導(dǎo)電性和增強(qiáng)儲(chǔ)鋰的電化學(xué)活性,提高材料的電化學(xué)性能[55]。本課題組率先以劍麻為原料制備劍麻纖維炭(SFC)并應(yīng)用于鋰離子電池電極材料中,首次利用水熱技術(shù)應(yīng)用于劍麻纖維炭的改性[56-57]。研究結(jié)果表明雜元素?fù)诫s[58-59]是提高劍麻纖維炭電化學(xué)性能的有效改性途徑,深入的改性機(jī)理還需進(jìn)一步研究,圖3為N, S摻雜的劍麻纖維炭(N,S-SFC)的形貌變化及其循環(huán)性能曲線。

本課題組率先以劍麻為原料制備劍麻纖維炭(SFC)并應(yīng)用于鋰離子電池電極材料中,首次利用水熱技術(shù)應(yīng)用于劍麻纖維炭的改性[56-57]。研究結(jié)果表明雜元素?fù)诫s[58-59]是提高劍麻纖維炭電化學(xué)性能的有效改性途徑,深入的改性機(jī)理還需進(jìn)一步研究,圖3為N, S摻雜的劍麻纖維炭(N,S-SFC)的形貌變化及其循環(huán)性能曲線。表1為利用不同方法合成的一些雜元素?fù)诫s的生物質(zhì)炭,作為鋰離子電池的電極材料時(shí),摻雜后的生物質(zhì)炭的電化學(xué)性能均較未摻雜的明顯提升。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]在NaCl非水離子液體中制備類(lèi)石墨烯狀氮硫共摻雜生物質(zhì)碳材料來(lái)提高鋰硫電池的動(dòng)力學(xué)研究（英文）[J]. 黃曼,楊靖宇,奚寶娟,弭侃,封振宇,劉靜,馮金奎,錢(qián)逸泰,熊勝林.  Science China Materials. 2019(04)
[2]鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰的研究進(jìn)展[J]. 譚毅,薛冰.  無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2018(05)
[3]生物質(zhì)炭材料的制備及電化學(xué)應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 杜銳,覃愛(ài)苗,韋春,童張法.  材料導(dǎo)報(bào). 2014(05)
[4]鋰離子電池炭負(fù)極材料結(jié)構(gòu)及嵌鋰機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 覃韜,林起浪,鄭敏枝.  材料導(dǎo)報(bào). 2009(05)

博士論文
[1]基于綜纖維素制備炭基復(fù)合材料及其電化學(xué)性能研究[D]. 劉芳延.東北林業(yè)大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3212238