双功能活化制备沥青基硬炭用于钠离子电池负极

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作   者：

吴吉昊;  陈涛;  刘思宇;  刘梦柯;  杨卷; 

关键词：

钠离子电池;  双功能活化剂;  电化学性能;  沥青基硬炭; 

期刊名称：

化工学报

i s s n：

0438-1157

年卷期：

2024 年 75 卷 003 期

页   码：

1019-1027

摘   要：

硬炭作为钠离子电池(SIBs)最具有应用前景的负极材料,其形貌的可控调节和结构优化被广泛研究和关注.以煤沥青为原料,采用柠檬酸钾(C6H5K3O7·H2O)作为双功能活化剂:(1)气体分解产物可消耗过量的氢,实现沥青的固态热解,阻碍有序微晶的生成;(2)固态分解产物钾盐进行活化造孔,从而在高温碳化过程中形成丰富的封闭纳米孔.基于此,成功制备了具有高度无序、多孔片状结构的沥青基硬炭材料,并应用于SIBs负极,探究其电化学性能.研究发现,通过调控活化剂用量可以实现沥青基硬炭微观结构的优化,在适宜质量比条件下制备的硬炭(HC-2-1300)首次库仑效率高达81.5%,在0.1 A·g-1的电流密度下,其可逆比容量为214.2 mAh·g-1,明显优于直接碳化的样品(DC-1300).同时,在5 A·g-1的高电流密度下,HC-2-1300样品仍有116.7 mAh·g-1的可逆比容量,且在1 A·g-1电流密度下充放电循环2000圈后,容量保持率达75.1%,显现出优异的倍率性能和循环稳定性,具有广阔的应用前景.