生物質(zhì)硬炭材料由于具有大層間距、可控的孔隙和缺陷結(jié)構(gòu),非常適合應(yīng)用于動(dòng)力鋰離子電池（LIB）的負(fù)極材料。本文以生物質(zhì)菱角殼為前驅(qū)體,通過水熱除雜和高溫炭化法制備出高純度的菱角殼基硬炭負(fù)極材料（HT-x）。該方法更加安全環(huán)保,而且節(jié)省材料的制備時(shí)間。采用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）、拉曼光譜（Raman）、透射電子顯微鏡（TEM）等表征其形貌、微晶結(jié)構(gòu)及微結(jié)構(gòu),并采用恒電流充放電、循環(huán)伏安技術(shù)研究了其電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能。結(jié)果表明:水熱除雜具有較好的效果,同時(shí)碳化溫度對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)鋰性能影響較大。樣品HT-1100具有大的層間距(d₀₀₂=0.39 nm)和適中的比表面積（76.82 m²/g）,在0.1 C （1 C=250 mA/g）電流密度下,可逆放電比容量最高可達(dá)405.6 mA·h/g,首次庫(kù)侖效率為57.32%;并具有良好的倍率性能,在4C電流密度下比容量仍可以達(dá)到167.6 mA·h/g;在0.4 C電流密度下循環(huán)300圈后容量保持在382.5 mA·h/g,顯示出非常優(yōu)異的循環(huán)性能。菱角殼基生物質(zhì)硬炭材料用于... 

【文章來源】：儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 2020,9(03)CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

炭化菱角殼基硬炭的SEM照片：(a)HT-900;(b)HT-1100;(c)HT-1300;(d)HT-1500

圖2菱角殼基硬炭的XRD與Raman譜圖。由圖2(a)可知，HT-x樣品分別在23°和43°出現(xiàn)較寬的（002）和（10）衍射峰，說明HT-x具有無序結(jié)構(gòu)。根據(jù)（002）衍射峰和（10）衍射峰的位置、布拉格方程和謝樂公式，計(jì)算出石墨微晶的結(jié)構(gòu)參數(shù)d002、La、Lc、N值，如表1所示。隨著炭化溫度的升高，（002）衍射峰逐漸逐漸尖銳并向又偏移，樣品的d002值由0.40 nm減小至0.37 nm，但均大于石墨的層間距（0.335 nm)[22-23],La和Lc明顯增大，N值也逐漸增大（從3.88增加至6.01），表明較高溫度炭化的樣品，石墨化程度也高。由圖2(b)所示，拉曼光譜在1350 cm-1(D峰）和1580 cm-1(G峰）處出現(xiàn)兩個(gè)特征峰[24]，說明HT-x具有無定形炭結(jié)構(gòu)。IG/ID值由0.34 nm增大至0.57 nm，且特征峰隨炭化溫度升高逐漸尖銳，表明HT-x樣品的石墨化程度隨溫度升高而升高，與XRD和TEM的討論結(jié)果一致。2.3 TEM分析

圖3為菱角殼基硬炭樣品的TEM和SAED圖。由圖3(a)可知，HT-x樣品為典型的無定形炭結(jié)構(gòu)，無序區(qū)域中包含由平行排列的石墨片層形成的石墨微晶，由TEM圖可以觀察到HT-900樣品的無序度最高，石墨微晶結(jié)構(gòu)不明顯；隨著炭化溫度的升高，石墨微晶的含量逐漸升高，石墨微晶的長(zhǎng)度和厚度也逐漸增加，如圖3(c)、(d)HT-1300和HT-1500兩個(gè)樣品具有明顯的短程有序石墨微晶結(jié)構(gòu)，表明炭化溫度的升高使樣品局部有序結(jié)構(gòu)增加。由圖3中SAED衍射圖可見，衍射環(huán)的銳度逐漸增大，進(jìn)一步說明了較高炭化溫度下石墨化程度較高，這與TEM分析結(jié)果一致。2.4 多孔結(jié)構(gòu)分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰離子電池負(fù)極材料的研究進(jìn)展[J]. 郭建.  炭素. 2018(03)
[2]高容量鋰離子電池硅基負(fù)極材料的研究進(jìn)展[J]. 徐凱琪,蘇偉,鐘國(guó)彬,魏增福,王超.  廣東電力. 2017(08)



本文編號(hào)：3520505