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煤基球形多孔碳用于锂离子电池负极材料的性能研究

发布时间:2018-11-11 01:15
【摘要】:因具有较短的锂离子扩散路径、大的比表面积等优势,球形碳材料在锂离子电池负极材料中展露出良好的应用前景。研究以新疆库车产煤为原料,采用电弧放电法及化学活化法制备出了具有多孔结构的煤基球形碳。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸脱附法和恒电流充放电等测试手段对材料结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,在100 m A/g的电流密度下,煤基球形多孔碳的首次放电比容量可达到1188.9 mAh/g,远高于商业石墨负极372 mAh/g的理论比容量。此外,该材料还表现出了良好的循环稳定性,经历200圈循环后的放电比容量为844.9 mAh/g。煤基球形多孔碳优异的电化学性能得益于活化过程所产生的分级孔道结构能为锂离子提供更多储存空间,从而提高了电极的容量及循环稳定性。
[Abstract]:Because of the advantages of short lithium ion diffusion path and large specific surface area, spherical carbon materials have a good application prospect in the cathode materials of lithium ion batteries. The spherical coal based carbon with porous structure was prepared by arc discharge and chemical activation from coal from Kuqa in Xinjiang. The structure, morphology and electrochemical properties of the materials were characterized by X-ray diffraction (XRD),) (XRD), scanning electron microscope (XRD), (SEM), Raman spectroscopy (Raman), nitrogen adsorption and desorption method and constant current charge / discharge method. The results show that at the current density of 100m A / g, the first discharge specific capacity of coal-based spherical porous carbon can reach 1188.9 mAh/g, which is much higher than the theoretical specific capacity of commercial graphite anode 372 mAh/g. In addition, the material showed good cyclic stability, and the discharge specific capacity was 844.9 mAh/g. after 200 cycles. The excellent electrochemical performance of coal-based spherical porous carbon is due to the fact that the graded pore structure produced by the activation process can provide more storage space for lithium ions and thus improve the electrode capacity and cycle stability.
【作者单位】: 新疆大学能源材料化学教育部重点实验室先进功能材料新疆维吾尔自治区重点实验室应用化学研究所;
【基金】:国家自然科学基金(U1203292) 中国科学院西部之光人才培养计划(YBXM-2014-07)~~
【分类号】:TM912

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