生物质衍生碳及异质原子掺杂多孔碳的可控制备及储钠性能研究

发布时间：2021-10-09 11:16

　　锂离子电池具有能量密度大、体积小和无污染等优点,占据了便携式电子产品的主要市场。但是,随着锂离子电池的大规模应用,锂资源面对着严重短缺的问题。与锂同一主族的钠具有资源丰富、价格低廉等特点,二者的物理化学性质相似,钠离子电池与锂离子电池具有相似的工作原理,然而,钠离子的半径比锂离子大很多,因此,适合于锂离子脱嵌的材料并不适用于钠离子的脱嵌。寻找合适的电极材料是当前钠离子电池的研究热点,负极材料作为电池的重要组成部分,其性能很大程度上决定了电池的性能。碳材料资源丰富,可以说是最具有应用前景的钠离子电池负极材料之一。其主要存在比容量低和首次库伦效率低等问题,阻碍了其实际应用。设计多孔结构和杂原子掺杂是提高其储钠性能的有效方法。本论文主要围绕碳材料的制备与改性,通过引入模板和杂原子掺杂,制备出电化学性能优异的钠离子电池碳负极材料,探讨碳材料形貌、结构和组分与电化学性能的内在联系和规律。主要研究内容如下:1.以生物质梧桐果为前驱体,将梧桐果剥离开,分别得到丝状物和棒状物,并在氮气气氛下煅烧,制备出片状结构的硬碳材料,表现出较好的电化学储钠性能。在电流密度为0.2 A g^-1... 

【文章来源】：河南师范大学河南省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同碳材料的结构特征：(a)石墨烯；(b)石墨；(c)软碳；(d)硬碳Fig.1-1Structurecharacteristicofdifferentcarbonmaterials：(a)graphene;(b)graphite;(c)softcarbon;

生物质衍生碳及异质原子掺杂多孔碳的可控制备及储钠性能研究 46％的氮掺杂介孔碳/ NiO 纳米片。在热处理过程中，产物中形为锂离子负极进行测试时，中孔碳/ NiO 纳米片的独特结构不仅输路径，而且还适应了 Li+插层和脱嵌过程中的体积变化。电流容量为 627 mAh g 1。此外，将 NiO 纳米粒子的赝电容性行为与电容器 (EDLC) 组合组装好的碳/氧化镍纳米片超级电容器也可环性能 (在 5Ag 1时为 414 F g 1) ，3000 圈后具有 92.2％的比电

图 3-1 样品 SH-HC,CA-HC 的示意图Fig.3-1 Schematic diagram of SH-HC,CA-HC3.3 结果与讨论3.3.1 生物质废弃物衍生片状硬碳材料的 FESEM 和 TEM 表征图 3-2 说明了 SH-HC 和 CA-HC 的形貌和微观结构。从图 3-2a 和 3-2b 中可以看出SH-HC 和 CA-HC 的表面都不太光滑，有很多褶皱。图 3-3 是样品 SH-HC 和 CA-HC 小倍率时的 SEM 图，可以看出它们都是块状结构，而这些块状面貌都有褶皱。图 3-2cd样品的 TEM 图进一步揭示了块状和褶皱结构，而且块状大小都能和电镜图对应起来。图 3-2e 和 3-2f 说明 SH-HC 和 CA-HC 没有明显的晶格条纹，低的结晶度。插图对应为SAED 图进一步揭示无定形结构。


本文编号：3426261