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高交联纳米纤维素基自支撑碳膜在锂电负极中的应用

时间:2021-03-01   作者:李研
       硬碳材料以其低成本、低电位平台和高储锂容量被认为是一种潜在的锂离子电池负极材料。然而,传统硬碳负极制备方法是将电化学活性物质覆盖到集流体上,这就不可避免会用到粘结剂。这会阻碍锂离子脱/嵌过程中离子的扩散和电子的转移。自支撑电极材料的结构化设计为解决这一问题提供了较好的方案。近年来纳米纤维素材料,因其具有较高的长径比,碳化后的纳米碳纤维为电子提供快速转移的通道因此广受青睐。然而,先前的工作主要集中在孔结构的调节以及官能团的引入对电化学性能影响,而对带有交联点的骨架结构对锂离子电池的影响以及骨架结构的形成机理尚不明确。

  近日,中科院山西煤化所709组联合中国石油大学(北京)新型碳材料实验室在国际期刊EcoMat上发表了题为Self-standing hard carbon anode derived from hyper-linked nanocellulose with high cycling stability for lithium-ion batteries的研究型文章(DOI10.1002 / eom2.12091),论文第一作者李研,通讯作者为谢莉婧副研究员,杨帆教授及陈成猛研究员。作者以纳米纤维素为前驱体,通过两步热处理,制作无粘结剂电极,构建了一种独立的硬碳膜。结合FT-IRXPSNMR等表征系统地研究交联碳骨架的形成机理。通过调节温度实现了碳膜上的氧化还原官能团羰基(C=O)和微孔的可控调节,建立了自支撑碳骨架与电化学性能之间的构效关系,并通过实验证明了自支撑碳骨结构的优势。它在50 mA g-1时具有513.1 mAh g-1的高可逆容量,并具有良好的循环稳定性,可超过1000次循环而无衰减迹象。


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高交联纳米纤维素基自支撑碳膜在锂电负极中的应用

时间:2021-03-01   作者:李研
       硬碳材料以其低成本、低电位平台和高储锂容量被认为是一种潜在的锂离子电池负极材料。然而,传统硬碳负极制备方法是将电化学活性物质覆盖到集流体上,这就不可避免会用到粘结剂。这会阻碍锂离子脱/嵌过程中离子的扩散和电子的转移。自支撑电极材料的结构化设计为解决这一问题提供了较好的方案。近年来纳米纤维素材料,因其具有较高的长径比,碳化后的纳米碳纤维为电子提供快速转移的通道因此广受青睐。然而,先前的工作主要集中在孔结构的调节以及官能团的引入对电化学性能影响,而对带有交联点的骨架结构对锂离子电池的影响以及骨架结构的形成机理尚不明确。

  近日,中科院山西煤化所709组联合中国石油大学(北京)新型碳材料实验室在国际期刊EcoMat上发表了题为Self-standing hard carbon anode derived from hyper-linked nanocellulose with high cycling stability for lithium-ion batteries的研究型文章(DOI10.1002 / eom2.12091),论文第一作者李研,通讯作者为谢莉婧副研究员,杨帆教授及陈成猛研究员。作者以纳米纤维素为前驱体,通过两步热处理,制作无粘结剂电极,构建了一种独立的硬碳膜。结合FT-IRXPSNMR等表征系统地研究交联碳骨架的形成机理。通过调节温度实现了碳膜上的氧化还原官能团羰基(C=O)和微孔的可控调节,建立了自支撑碳骨架与电化学性能之间的构效关系,并通过实验证明了自支撑碳骨结构的优势。它在50 mA g-1时具有513.1 mAh g-1的高可逆容量,并具有良好的循环稳定性,可超过1000次循环而无衰减迹象。


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