煤系两亲性碳的制备及其衍生物的储锂/钠性能

发布时间：2025-02-13 19:18

　　硬炭因其具有独特的微观结构,是下一代锂离子电池负极材料的有力竞争者,也是作为钠离子电池负极的优势选项,开发廉价易得的硬炭制备技术、实现硬炭结构的有效控制,对硬炭负极的产业化应用具有重要意义。在众多制备炭材料的原料中,重质有机物因其含碳量高、价格低廉、来源广泛一直是相关人员关注的重点。煤炭直接液化残渣是一种富碳的煤液化过程副产物,其高效合理利用亟待解决。这种经过加氢处理的液化混合物富含稠环芳烃及其衍生物,分子量分布范围宽,是一种优质的碳材料原料。本文提出了以煤直接液化重质有机物为原料,通过两亲化处理、炭化制备硬炭的策略,针对用于锂/钠离子电池的硬炭及硬炭复合负极材料开展了研究,主要研究如下。对于重质有机物组成复杂、分子量高且分布范围宽,高温热处理易于石墨化的问题,本文首先采用混酸氧化的方法,以煤炭直接液化残渣中重质有机物为碳源,制备了富含羧基和硝基的两亲性碳材料（amphiphilic carbonaceous material,ACM）ACM-TX。利用XRD、元素分析、红外分析、拉曼光谱、XPS及¹H核磁共振分析等技术研究了两亲性碳材料形成过程的结构演变规律,结合...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 锂离子/钠离子电池概述
        1.1.1 锂离子/钠离子电池的发展概况
        1.1.2 锂离子/钠离子电池的工作原理
        1.1.3 锂离子/钠离子电池的常见正极材料
    1.2 锂离子/钠离子电池负极材料
        1.2.1 锂离子/钠离子电池炭负极材料
        1.2.2 硬炭负极材料的储锂机理
        1.2.3 硬炭负极材料的储钠机理
        1.2.4 锂离子/钠离子电池硬炭负极材料的制备
        1.2.5 锂离子/钠离子电池非炭负极材料简介
    1.3 煤液化残渣的性质及其应用现状
        1.3.1 煤液化残渣的来源及结构特点
        1.3.2 煤液化残渣的应用
        1.3.3 煤液化残渣衍生炭材料
    1.4 两亲性碳材料
        1.4.1 两亲性碳材料的发展概况
        1.4.2 两亲性碳材料在储能技术领域中的应用
    1.5 本论文的选题依据
2 实验部分
    2.1 实验原料、设备以及表征仪器
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验设备
        2.1.3 表征分析仪器
    2.2 测试用电池的组装
        2.2.1 电极片的制备
        2.2.2 纽扣电池的组装
        2.2.3 三电极测试系统的组装
    2.3 电极材料的电化学性能表征
        2.3.1 恒电流充放电测试
        2.3.2 循环伏安测试
        2.3.3 交流阻抗测试
3 煤基两亲性碳材料的结构与化学性质
    3.1 煤基两亲性碳材料的制备
    3.2 ACM-TX的结构与化学性质分析
    3.3 本章小结
4 ACM基硬炭的储锂/储钠性能研究
    4.1 ACM基硬炭的制备
    4.2 热处理温度对ACM基硬炭结构的影响
    4.3 ACM-TX-T系列硬炭材料的储锂性能研究
    4.4 ACM-TX-T系列硬炭材料的储钠性能研究
    4.5 ACM-TX系列硬炭材料的储钠机理
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：4033992