铝电解槽废阴极碳基复合电极电化学性能研究

摘要

为了弥补锂离子电池能量密度低、双离子电池（DIBs）容量低的问题，将铝电解废阴极碳（SCC）与商用镍钴铝酸锂（NCA）结合，制备一种复合电极材料用于双离子电池正极。该复合电极在工作电压区间能够同时实现阳离子（Li+）脱出与阴离子（PF6-）嵌入，满足高能量密度、低成本的要求。由于低电压区间锂离子的脱嵌，SCC@NCA的初始放电比容量能够达到98.2 mAh·g-1，较纯SCC(28.4 mAh·g-1)有明显提高。在150mA·g-1电流强度下循环210圈后仍有57.3%的容量保持率，并且该复合电极能够表现出378.8 Wh·kg-1的高能量密度，即使在2677.1 W·kg-1的高功率密度下，能量密度仍保持在187.4 Wh·kg-1。同时由于SCC的微膨胀结构给离子的扩散提供了更宽的迁移通道，复合后电极材料表现出更小的阻抗和更高的锂离子扩散速率。优异的电化学性能为SCC的研究和应用提供了新方向，实现了铝电解产业高危废弃物的无害化和高值化利用。