从再生球状纤维素中提取的碳作为升温离子电池的阳极
Johanna Fischer1,2, Lisa Wolfram1, Steffen Oswald1
1Leibniz Institute for Solid State and Material Research (IFW) Dresden e.V., Institut for Materials Chemistry (IMC), Helmholtzstraße 20, 01069, Dresden, Germany.
概括
来自生物质的多孔碳为离子电池的石墨阳极提供了一个可持续的替代方案. 这些基于纤维素的材料显示出出色的电化学性能和高温应用的潜力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 石墨阳极在离子电池中是常规的,但面临着局限性.
- 生物质衍生材料提供可持续的,具有成本效益的替代品.
- 基于纤维素的材料正在探索其可再生性和环境效益.
研究的目的:
- 来自生物质的多孔硬碳的简单合成方法的开发.
- 为了评估这些碳作为离子电池阳极的电化学性能.
- 研究它们在高温应用中的潜力,并将电荷储存机制与石墨进行比较.
主要方法:
- 使用纤维素酸微球和珠子纤维素,轻松合成多孔硬碳.
- 在1200°C时,纤维素酸微球的碳化.
- 在半电池中进行电化学测试,以评估容量,循环稳定性和在高温下的性能.
- 对充电存储机制的分析.
主要成果:
- 多孔碳在50个循环后在0.1°C下达到~300 mAh g-1的可逆容量.
- 在1C的1000个周期中保持了210mAhg-1的稳定容量.
- 纤维素衍生的碳在60°C时比石墨具有更高的特异性容量 (300 mAh g−1比240 mAh g−1在500个循环后在1°C时).
- 电荷储存涉及法拉第介质和电容吸附的组合,与石墨主要的法拉第过程不同.
结论:
- 开发的生物质衍生的多孔碳是离子电池的阳极材料.
- 这些材料具有出色的电化学性能和稳定性,特别是在高温下.
- 独特的电荷存储机制有助于提高它们的性能,为石墨提供了可行的替代品.
