提高硬碳中的储量:一种低温球磨方法,以获得更高的阳极性能
You Xu1, Yanxia Sun1, Luxiang Ma1
1College of Materials and Chemistry & Chemical Engineering, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, PR China.
Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
|September 9, 2025
概括
这项研究介绍了一种使用干冰的低温球磨法,用于为离子电池制造具有成本效益的硬碳阳极. 该过程提高了缺陷度,提高了储能和循环稳定性.
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:
- 硬碳 (HC) 是离子电池 (SIB) 的一个有前途的阳极材料,因为它具有出色的储存能力.
- 传统HC前体的高成本限制了广泛采用.
- 煤炭是一种低成本的前体,由于高温碳化过程中的石墨化,煤炭通常会导致低于最佳的性能.
研究的目的:
- 开发一种具有成本效益的方法,用于为SIBs从煤炭中合成高性能硬碳阳极.
- 调查缺陷工程对煤炭衍生HC的电化学性能的影响.
- 为了优化硬碳结构以增强储存.
主要方法:
- 采用低温辅助球磨法 (LT-ABM) 策略,使用干冰 (固体CO2) 作为研磨介质.
- 碳化煤被修改以提高缺陷度和控制颗粒大小.
- 利用物理化学协同效应来改善表面蚀刻和抑制聚合.
主要成果:
- 合成的硬碳纳米颗粒表现出308.14 mAh g-1的高可逆特异容量,在30 mA g-1时达到308.14 mAh g-1.
- 该材料在300 mA g-1的500个循环后保持了78%的初始容量,显示出良好的循环稳定性.
- 动力分析表明,表面缺陷度与储能之间存在强烈的相关性,支持"吸附-插入-填充"模型.
结论:
- 通过LT-ABM控制的缺陷工程显著提高了煤炭衍生硬碳阳极的可逆能力.
- 拟议的方法为从丰富的煤炭资源中生产具有成本效益,高性能的HC阳极提供了可行的途径.
- 缺陷密度和Na+扩散动力学之间存在一个权衡,影响高速率性能,表明需要进一步优化.
