在树脂中促进分子交叉链接,以获得带有丰富的闭孔的球形硬碳,以提高储存能力
Liewen Guo1, Chuang Qiu1, Renlu Yuan1
1State Key Laboratory of Chemical Resources Engineering, Beijing Key Laboratory of Electrochemical Process and Technology for Materials, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, PR China.
ACS applied materials & interfaces
|May 14, 2024
概括
热水处理增强了树脂衍生的硬碳阳极用于离子电池. 这一过程创造了封闭的孔隙,并提高了储存能力和速率性能.
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
- 电池技术 电池技术
背景情况:
- 树脂 (PF) 是由于其设计灵活性和高碳产量而成为离子电池 (SIB) 中硬碳 (HC) 阳极的有前途的前体.
- 控制前体结构对于优化SIB中的HC性能至关重要,但PF前体结构对储存的影响仍然不清楚.
研究的目的:
- 为了研究Resorcinol-benzaldehyde (RB) 树脂前体中的交联程度如何影响衍生硬碳 (HC) 的微观结构.
- 了解交叉连接影响SIBsHC阳极孔隙结构和电化学性能的机制.
主要方法:
- 树脂被合成了不同程度的交叉链接,由热水处理诱导.
- 使用高温碳化方法将RB树脂转化为硬碳 (HC).
- 微结构特征 (例如,孔隙结构,形态,层间距) 和电化学测试 (特定容量,速率性能) 在衍生的HC阳极上进行.
主要成果:
- 水热处理显著增加了RB树脂中的分子交叉链接,导致衍生HC中大量的闭孔形成.
- 在碳化过程中,高度交叉连接的3D RB网络的分解导致随机堆叠的短距离石墨微晶.
- 优化的HC阳极表现出小尺寸的球形形态,大层间距和卓越的电化学性能,包括372.7 mAh g-1的特定容量和与未经处理的HC (276.0 mAh g-1) 相比,增强的速率能力.
结论:
- PF前体的分子交联工程,特别是通过热水处理,是控制HC微观结构的有效策略.
- 从高度交联的RB树脂中获得的HC中形成的闭孔和优化的结构特征显著提高了SIB中的储能和速率性能.
- 这种方法为开发高级离子电池的高性能硬碳阳极提供了可行的途径.
