西南科技大學：蓮藕衍生多孔碳作為鋰離子電池負極材料

成果簡介

西南科技大學李勁超特聘副教授、張亞萍教授團隊在《Chemistry Select》期刊發表名為“Lotus Root-Derived Porous Carbon as an Anode Material for Lithium-Ion Batteries”的論文，研究提出使用廉價且廣泛可用的蓮藕（LR）作為原料，通過簡單的活化碳化方法制備分級多孔生物質衍生碳材料（包括LRK-6、LRK-7和LRK-8）。制備的材料具有三維蜂窩結構。

詳細研究了碳化溫度對材料結構、形貌和電化學性能的影響。由于其高比表面積（831.017m2g^-1），適當的微孔含量（0.217cm3g^-1)和最高的中孔容量(0.325cm3g^-1)以及合適的N和O原子摻雜，優化后的LRK-7材料在0.1Ag^-1循環100次后的可逆比容量為725.25mAhg^-1和在0.3Ag^-1下223個循環后614.60mAhg^-1。此外，LRK-7材料還表現出高倍率性能，在9.0Ag^-1時的容量為153.5mAhg^-1。結果證實，LRK-7作為潛在負極材料在LIB中的應用前景廣闊。

圖文導讀

圖1、(a)XRD圖案和(b)LRK-6、LRK-7和LRK-8材料的拉曼光譜。

圖2、(a)LRK-6、(b)LRK-7和(c)LRK-8的SEM圖像；(df)LRK-7的TEM圖像；(gi)LRK-7的C、N和O的相應EDS映射。

圖3、(a)LRK-6、(b)LRK-8和(c)LRK-7的前三個放電/充電電壓與比容量曲線；(d)LRK-7前三個循環在0.1mVs^-1時的CV曲線。

圖4、LRK-7電極中Li⁺的電荷存儲機理

圖5、(a)LRK-6、LRK-7和LRK-8的典型奈奎斯特曲線，(b)LRK-6、LRK-7和LRK-8的模擬等效電路圖和擬合數據。

小結

綜上所述，采用簡單的活化碳化方法，以環保、低成本的蓮藕為原料，制備了具有大比表面積和相互交聯的微、中、大孔結構的蜂窩生物質碳材料，用于LIB。優化后的LRK-7作為LIB負極材料具有廣闊的應用前景。

文獻：

https://doi.org/10.1002/slct.202202413

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