多孔碳微球的可控构筑及其在钠离子电池中的应用OA北大核心CSTPCD

硬碳材料具有结构稳定、比容量高和安全性好等特性,是理想的钠离子电池负极材料。生物质及其衍生物由于储量丰富、价格低廉可作为制备硬碳的绿色低成本碳源。然而,采用传统的直接碳化策略难以精确调控硬碳材料的微观结构,不利于提升材料的比容量和倍率性能。本文利用喷雾冷冻干燥和低温热解技术成功制备了多孔碳微球(PCGS)。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)等表征手段并结合电化学性能测试,对材料的形貌结构与电化学性能间的构效关系进行了系统研究。结果表明,PCGS的的直径在10~60μm,其储钠性能明显优于采用直接碳化法制得的硬碳材料。在0.1 C电流密度下,PCGS的可逆比容量高达280 mA·h/g,在0.2 C电流密度下循环100圈后比容量仍然保持在230 mA·h/g,容量保持率为92%。此外,还采用原位拉曼技术研究了多孔碳微球的储钠机理。本文的研究结果为高性能硬碳材料的结构调控及性能优化提供实验参考和指导。