用于高性能Li+/Na+电池阳极的化过度交联聚合物基硬碳的制备
Zi-Hui Ma1, Tao Yang2, Yan Song1
1CAS Key Laboratory for Carbon Materials, Institute of Coal Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Taiyuan 030001, China; Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China.
Journal of colloid and interface science
|February 2, 2024
概括
超交联聚合物 (HCP) 的新型合成方法使得先进的硬碳 (HC) 阳极材料的制造成为可能. 这种方法通过控制结构和兴奋剂来提高电池性能,提供更好的和储存.
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
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 超交联聚合物 (HCP) 是硬碳 (HC) 阳极材料的关键前体.
- 与HCP相比,现有的多孔材料合成方法缺乏分子层面的结构控制和易于制备的方法.
- 功能性宏分子的结合为HCP合成中的结构控制和异构原子兴奋剂提供了一条新的途径.
研究的目的:
- 为医疗保健工作者开发一种新的合成方法,使用功能性大分子进行结构控制和异构原子兴奋剂.
- 使用四基 (TPP-Zn) 用于提高电化学性能,制备N-doped基于HCP的硬碳 (CTHCP).
- 研究CTHCP的结构-属性关系,以改进离子和离子电池阳极.
主要方法:
- 弗里德尔-克拉夫茨反应和碳化使用纳夫他林,TPP-Zn,二甲 (DMB) 和FeCl3.3.
- 纳入TPP-Zn,一个2D功能性大分子,用于孔隙结构调节和兴奋剂.
- 对CTHCP的表征和与非兴奋剂的CHCP进行比较,以介质孔体积,N含量和层间距为准.
主要成果:
- 与CHCP相比,CTHCP表现出更高的中孔体积,含量和更宽的层间距.
- CTHCP阳极表现出卓越的Li+和Na+存储性能,包括高初始可逆容量,速率能力和周期寿命.
- 增强的Na+储存归因于含有N的活性位点 (N-5) 和中孔含量,而增加的层间间距有利于Li+储存.
结论:
- 这种新的合成方法成功地产生了具有量身定制特性的N-doped HCP 基硬碳 (CTHCP).
- CTHCP显示出作为Li+和Na+电池的高性能阳极材料的巨大潜力.
- 本研究提供了HC阳极材料的设计原则和它们的制备的新策略.


