基于酶解木质素的多孔炭负极制备与储锂性能

摘要

生物质酶解木质素直接碳化后得到的硬炭通常具有低比表面积和孔隙不发达等特点,作为阳极应用于锂离子电池时容量低。为了提高储锂性能,将原料酶解木质素和活化剂氯化锌一步热处理制备多孔炭,通过调节氯化锌用量和活化温度制备出一系列具有大比表面积的多孔炭材料。利用X射线衍射、拉曼光谱、氮气吸脱附等温线及孔径分析、扫描电子显微镜等表征手段对热解碳化后最终产物多孔炭的晶相、石墨化程度、比表面积和孔径分布、形貌进行研究,同时对多孔炭材料的电化学性能进行评估。结果表明:在热解碳化温度700℃、酶解木质素与氯化锌的质量比为1∶3时,制备出的多孔炭材料电化学综合性能最优,表现出优越的倍率性能和循环稳定性。在电流密度50 mA/g时的放电比容量高达722 mAh/g,在电流密度1000 mA/g时的放电比容量为350 mAh/g;在电流密度100 mA/g时,经过100圈循环后电极容量保持率为74.7%。这种由低成本废弃物酶解木质素制备的多孔炭材料有望大规模应用于锂离子电池上,为废弃物酶解木质素增值化利用提供一个可行的途径。