多效应预氧化策略将煤转化为硬碳,以提高储存性能

科学领域:

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背景情况:

• 煤的先氧化对于在碳化过程中抑制石墨化至关重要.
• 传统的预氧化方法提供了有限的表面活性位,阻碍了储存能力.
• 从煤炭中开发先进的硬碳阳极对于高效的离子电池至关重要.

研究的目的:

• 为基于煤炭的硬碳提出一个多效应的先氧化策略.
• 为了抑制结构重组,并创造丰富的表面活性场所.
• 为了提高基于煤炭的硬碳阳极的储能性能.

主要方法:

• 使用的Mg(NO3) 2·6H2O用于在450°C时预氧化煤.
• 使用Mg ((NO3) 2·6H2O作为一个交叉链接剂来抑制碳层的重新排列.
• 利用MgO残留物通过与碳的反应产生表面活性位点.

主要成果:

• 优化的基于煤炭的硬碳表现出增强的伪写字域和储存的活性位点.
• 在 20 mA g-1.1 时实现了 287.1 mAh g-1 的出色容量.
• 经过200个循环后96.1%的容量保留和1000个循环后88.9%的显著循环稳定性.

结论:

• 多效应预氧化策略有效地抑制了结构重组,并创建了活性位点.
• 开发的基于煤炭的硬碳阳极显示出离子电池的卓越性能.
• 这项工作提出了一种实际方法,用于将低成本的煤炭转化为高性能阳极材料.