隨著鋰離子電池比能量的逐步進步,傳統(tǒng)的石墨負極資料,如天然石墨、人工石墨,現(xiàn)已無法滿意高比能鋰離子電池的需求,因而很多高容量負極資料被陸續(xù)開發(fā)出來,當然石墨資料也沒有束手待斃,多種改性技能被開發(fā)出來,其間最有用,也是最招引重視的當屬“氮摻雜石墨技能”和“介孔碳技能”,這兩種改性辦法在大幅進步石墨資料比容量的基礎上,并未降低資料的循環(huán)功能,因而具有杰出的使用遠景。




近來北京理工大學的Xinyang Yue等人根據(jù)介孔碳技能開發(fā)了一種微孔-介孔中空碳微球鋰離子電池負極資料,該資料的比外表積高達396m2/g,該資料不只具有高容量特性,并且具有杰出的循環(huán)功能,在2.5A/g的電流密度下,循環(huán)1000次依然堅持530mAh/g的比容量。該資料的倍率功能也十分讓人震動,在60A/g的電流密度下(約為100C),該資料比容量依然可達180mAh/g。


研討中Xinyang Yue使用370nm硅微球作為模板,多巴胺作為碳源,PEO-PPO-PEO (P123)作為孔構(gòu)成介質(zhì),在400℃下Ar維護焙燒3h,然后800℃下焙燒3h,最終使用20%的HF在中空碳微球的外表腐蝕出微孔,并除掉資料中的硅模板。最終通過清洗和真空枯燥后,就獲得了微孔-介孔中空碳微球資料。


外表呈現(xiàn)出因為HF腐蝕所構(gòu)成的微孔,TEM顯微鏡,則調(diào)查到了該資料的中空結(jié)構(gòu)。電化學測試發(fā)現(xiàn),該資料在0.5A/g的電流密度下,能夠獲得624mAh/g的電流密度,這要遠高于石墨資料372mAh/g的理論比容量,額外的容量主要是由資料的缺點發(fā)生的。可是該資料的不可逆容量較高,達到了1081mAh/g,這主要是因為資料巨大的比外表使得在構(gòu)成SEI膜的過程中電解液分化較多,消耗較多Li形成的。




盡管該資料的初次不可逆容量較高,可是該資料具有杰出的循環(huán)功能。該資料的初次放電容量為646mAh/g,循環(huán)50次容量下降到502mAh/g,可是隨后比容量開端上升,循環(huán)400次容量為563mAh/g,循環(huán)1000次容量仍可達500mAh/g以上。


該資料體現(xiàn)最為亮眼的是倍率功能,在1 A/ g,2.5 A /g,5 A /g,10 A/ g,20 A /g,40 A/ g和60 A /g的電流密度下,該資料的比容量分別達到了495 mAh/g, 382 mAh/g,301.3 mAh/g,254.4 mAh/g,206.5 mAh/g,190.7 mAh/g和189.3 mAh/g,體現(xiàn)出了杰出的倍率功能,十分合適使用在高功率鋰離子電池上。


現(xiàn)在該資料最大的問題是制備成本過高,振實密度偏低,難以商業(yè)化使用,而資料的初次不可逆容量過高的問題,能夠通過負極補鋰等技能進行處理?,F(xiàn)在該辦法還只是停留在實驗室水平,還需求進一步研討,降低成本,進步資料的功能。


 

 
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