面向快充锂离子电池的氮掺杂多孔硬碳负极

作     者：李圣远 叶传仁 王伊哲 朱彦武 LI Shengyuan;YE Chuanren;WANG Yizhe;ZHU Yanwu

作者机构：中国科学技术大学化学与材料科学学院合肥230026 合肥国家微尺度物理科学研究中心合肥230026 

出 版 物：《硅酸盐学报》 (Journal of The Chinese Ceramic Society)

年 卷 期：2023年第51卷第9期

页      面：2188-2196页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 081704[工学-应用化学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 0817[工学-化学工程与技术] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51972299 52003265 52273234 52273239) 

主　　题：锂离子电池 快充 硬碳 超微孔 高容量 

摘      要：石墨基锂离子电池负极有限的理论容量和较慢的充电速度已不能满足需求,开发更高容量且兼具快充能力的锂离子电池负极材料成为研究重点。利用蔗糖与浓硫酸脱水反应得到初始硬碳(R-HC),并在NH_(3)/Ar气氛中退火,得到了氮掺杂的多孔硬碳(N-HC)。N-HC具有丰富的超微孔结构(孔径0.75 nm)和较大的层间距(约为0.39 nm),使得锂离子在N-HC中的扩散系数能够达到9.0×10^(-8)cm^(2)·s^(-1)。在0.27 C和2.7 C(1 C=370 mA·g^(-1))条件下,N-HC负极经过680和1400次循环后容量分别为704.0 mA·h·g^(-1)和269.2 mA·h·g^(-1)。尽管其首次Coulomb效率还有待提高,N-HC负极已初步达到锂离子电池的快充性能要求。