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1、儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展對(duì)鋰離子電池的性能提出了更高的要求,發(fā)展高性能的負(fù)極材料成為鋰電池發(fā)展的重要研究方向之一。由于鋰離子電池存在鋰資源有限、成本高的缺點(diǎn),對(duì)于資源儲(chǔ)量豐富、成本更低的鈉離子電池研究也是能源存儲(chǔ)技術(shù)重要的研究方向。硬碳具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性能好、高容量和高倍率等特性,在鋰離子和鈉離子電池負(fù)極中都具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
論文圍繞新型硬碳負(fù)極材料的制備以及形貌、結(jié)構(gòu)的調(diào)控和電化學(xué)性能的提升展開研究工作,并詳細(xì)研究了
2、其鋰離子和鈉離子電池負(fù)極性能。具體內(nèi)容如下:
(1)通過碳化蝴蝶翅膀制備了碳質(zhì)光子晶體(CPCs)作為鋰離子和鈉離子電池負(fù)極。CPCs保持了蝴蝶翅膀獨(dú)特的光子晶體結(jié)構(gòu),800℃下碳化的碳質(zhì)光子晶體(CPC800)表現(xiàn)出最優(yōu)異的電化學(xué)性能。CPC800作為鋰離子和鈉離子電池負(fù)極時(shí),在0.05A/g的電流密度下分別具有590mAh/g和235mAh/g的可逆容量并且表現(xiàn)出了超長(zhǎng)的循環(huán)壽命,能夠穩(wěn)定循環(huán)10000圈以上。
3、(2)通過熱解花生殼廢料制備了花生殼熱解硬碳(PSDHCs)作為鋰離子和鈉離子電池負(fù)極。首先研究了熱解溫度對(duì)鋰離子電池電化學(xué)性能的影響,結(jié)果表明600℃為最佳的熱解溫度。進(jìn)一步研究了活化劑對(duì)電化學(xué)性能的影響,結(jié)果表明通過KOH活化得到的PSDHC-KOH樣品具有明顯提高的Li+/Na+存儲(chǔ)能力。PSDHC-KOH作為鋰離子電池負(fù)極時(shí),在1A/g的電流密度下循環(huán)400圈后保持有474mAh/g的可逆容量,在5A/g的大電流密度下可以穩(wěn)定循
4、環(huán)10000次以上。作為鈉離子電池負(fù)極時(shí),在0.25A/g的電流密度下循環(huán)400圈后保持有193mAh/g的可逆容量,在1A/g電流密度下可以穩(wěn)定循環(huán)3000次以上,表現(xiàn)出優(yōu)異的容量性能和循環(huán)壽命。
(3)采用橘皮作為碳源,通過活化—熱解方法制備了橘皮熱解硬碳(OPDHC-A),研究了其鋰離子和鈉離子電池負(fù)極性能。OPDHC-A作為鋰離子電池負(fù)極時(shí),在1A/g的電流密度下循環(huán)100圈后保持有301mAh/g的放電容量。在2A/
5、g的電流密度下可以穩(wěn)定循環(huán)3000次以上并保持有215mAh/g的可逆容量。作為鈉離子電池負(fù)極時(shí)在0.5A/g的電流密度下循環(huán)100圈后保持有146mAh/g的放電容量。長(zhǎng)循環(huán)測(cè)試中,10000次循環(huán)后仍然保持有117mAh/g的可逆容量,表現(xiàn)出優(yōu)異的容量性能和長(zhǎng)循環(huán)壽命。
(4)采用聚苯乙烯球(MPS)為碳源,通過熱解方法制備了聚苯乙烯熱解硬碳(PDPC)作為鋰離子電池負(fù)極。PDPC在2A/g的電流密度下可以穩(wěn)定循環(huán)2000
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