生物模板法合成酵母碳微球负极材料及其储钠性能研究

发布时间：2022-01-16 02:52

　　以酵母为生物模板和绿色碳源,分别在900℃、1100℃和1300℃条件下对其高温热解,获得了尺寸和形貌高度均匀的碳微球。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、氮气脱吸附仪对所得碳微球的物相组成、形貌、比表面积进行表征,并探讨了不同热解温度对其电化学性能的影响。结果表明,1100℃热解所得酵母碳材料展示出较高的可逆储钠比容量（205mAh/g,0.1C=20mA/g）和优异的循环稳定性（186mAh/g@100次）。采用生物模板法合成酵母碳微球的策略不仅可以实现生物材料绿色高效利用,同时也为钠离子电池提供了一种极具潜力的碳负极材料。 

【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(03)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

C1100样品在不同倍率下的平台区容量和斜坡区容量对比

图1为不同碳化温度下获得的酵母碳SEM图。由图1(a)—(c）可见，随着碳化温度不断提高，所有样品的形貌均未发生明显改变。由图（d)—(f）可见，C900、C1100和C1300样品中的酵母颗粒在高温热处理后都相互连接在一起，形成了连续孔状结构。这种连续孔状结构可以促进电解液的渗透，改善其对酵母碳的润湿性，进而能够形成稳定的固态电解质膜（SEI），有利于增强酵母碳的电化学活性和稳定性。2.2 结构分析

为了进一步研究酵母碳的物相组成和结构，分别对C900、C1100和C1300进行了XRD分析，结果见图2。由图可知，在不同温度下热处理后，所有样品在23°和43°处均存在两个较宽的特征衍射峰，分别对应于石墨层状结构的（002）和（101）晶面[13]，表现出无定型特征。此外，随着碳化温度不断提高，（002）晶面衍射峰强度随之小幅度增强，且（002）晶面向高衍射角方向轻微移动，由此表明酵母碳的石墨层间距（d002）随碳化温度升高略有减小，结晶度有所提高。通过Scherrer方程[公式（1）]分别计算C900、C1100和C1300的d002、La（垂直于a轴所对应晶面方向的平均厚度）、Lc（垂直于c轴所对应晶面方向的平均厚度）和石墨堆积层数，相关结果如表1所示。


本文编号：3591795