En este artículo, el equipo del profesor Wang Bo preparó una serie de carbono duromaterialescon estructura ajustable utilizando quitosano como fuente de carbono, y analizó la relación entre la evolución de la estructura del carbono duro y las propiedades de almacenamiento de sodio.
La muestra de carbono duro (CHC-T) se preparó mediante el método de carbonización en un solo paso a diferentes temperaturas de sinterización. La microestructura de CHC-T es la siguiente.
La muestra mostró las características estructurales amorfas típicas del carbono duro. Con el aumento de la temperatura, el grado de orden de la muestra mejora obviamente, se forman más capas de carbono y el espaciado entre las capas de carbono disminuye con el aumento de la temperatura.
Como se muestra en la figura,XRDLas imágenes de todas las muestras de carbono duro muestran dos picos amorfos, que representan el plano cristalino (002) y el plano cristalino (100), respectivamente. Para distinguir mejor la microestructura interna del carbono duro, se ajustó el pico (002) y la estructura interna del carbono duro se dividió en: estructura altamente amorfa (d>0,40 nm), estructura de pseudografito (0,36 nm Se puede ver en los resultados de ajuste que con el aumento de temperatura, la estructura altamente amorfa evoluciona gradualmente hacia una estructura de pseudografito y una estructura similar al grafito. Además, los valores ID/IG de los espectros Raman también indican que el grado de grafitización de la muestra aumenta con el aumento de la temperatura.
Los datos electroquímicos muestran que la capacidad de CHC-T aumenta primero y luego disminuye con el aumento de la temperatura de carbonización. La capacidad de la plataforma en la región de bajo voltaje (por debajo de 0,1 V) es consistente con la tendencia general de capacidad, lo que significa que la"intercalación"El mecanismo tiene el impacto más significativo en el rendimiento del almacenamiento de sodio y carbono duro. A medida que aumenta la temperatura, la estructura de pseudografito dentro de la muestra aumenta gradualmente, lo que proporciona sitios de almacenamiento más efectivos para los iones de sodio, por lo que aumenta la capacidad. Con el aumento continuo de la temperatura de carbonización, el grado de grafitización del carbono duro mejora aún más y aparece una estructura similar al grafito, pero debido a que los iones de sodio no pueden entrar en la estructura similar al grafito.estructura con espacios pequeños, la muestra de carbón duro a alta temperatura pierde la capacidad de almacenar sodio, por lo que la capacidad disminuye. El CHC-1300 muestra el mejor rendimiento, proporcionando una capacidad de 317,4 mAh g-1 con una densidad de corriente de 0,5 A g-1 y manteniendo una capacidad de 238,9 mAh g-1 después de 1000 ciclos, incluso con una corriente grande de 5 A. gramo-1.