面向快充锂离子电池的氮掺杂多孔硬碳负极

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。