【摘要】 在Hongri Wan等人的工作中，采用一种简单、经济可行、环境友好的方法，从甘蔗渣废料中有效地合成了掺硫蜂窝状三维多孔碳（SHC）。

自1981年首次亮相以来，锂离子电池（LIBs）因其重量更轻、能量密度更高、循环寿命更长，已成为便携式电子设备、电动汽车和电化学储能系统的主要电源。然而，由于锂离子电池需求的增加，锂的成本已经上升，这严重阻碍了锂离子电池的进一步发展。因此，由于钠资源的丰富性和它们的相似性，SIBs引起了研究人员的广泛关注。

 

在Hongri Wan等人的工作中，采用一种简单、经济可行、环境友好的方法，从甘蔗渣废料中有效地合成了掺硫蜂窝状三维多孔碳（SHC）。SHC具有独特的多孔结构，同时存在宏观、中孔和微孔结构，为Li+和Na+提供了方便的储存和传输通道。作为锂离子电池（LIBs）的阳极材料，SHC提供了优越的电化学可逆比容量。其设计思路如图1所示。

 

图一 制备具有三维连接结构和硫掺杂多孔结构的蜂窝状碳的策略

 

不同样品的结构形态（图2a）通过场发射扫描电子显微镜进行表征。C和S原子均匀分布在整个无序多孔碳材料中（图2（b–d））。SEM图像（图2（a–d））表明所获得的GS样品具有3D多孔网状结构。该结构由平均尺寸约为1μm的交错和桥接的大孔组成。三维多孔网状结构的形成主要是由于硫粉末的挥发以及碳化过程中气体（H2O、H2S和CO2）的产生和释放。所有具有大比表面积和丰富内部孔隙结构的样品都促进了电解质的扩散和Li+和Na的转移+。

 

在高温活化过程中，硫粉末的升华扩散到GS样品的表面和内部。通过透射电子显微镜（TEM）对SHC材料的微观结构和形态进行了表征（图2（e–h）），高分辨率TEM显示SHC材料具有无序的多孔网络形态结构。SHC材料的TEM图像揭示了其独特的多孔结构和纳米通道，这与SEM结果一致。多层多孔结构相互连接并形成空间通道，确保了足够的电解质渗透到整个多孔结构和纳米通道中，并促进了Li+和Na+在电极/电解质界面之间的转移。

 

所报道的SHC材料可以使用一种新颖的低成本方法获得，该方法消除了对任何额外加工或模板溶液的需求。由于多层多孔结构的存在和S原子的掺杂，从蔗渣中获得的碳材料表现出优异的电化学性能。当用作LIBs的阳极时，GS-2样品在0.1 a g-1下100次循环后保持690.9 mAh g-1的可逆比容量，在高电流密度（5 a g-1）下500次循环后维持229 mAh g-1的可逆比电容。

 

[1] Hongri Wan, Xiaofang Hu, Sulfur-doped honeycomb-like carbon with outstanding electrochemical performance as an anode material for lithium and sodium ion batteries, Journal of Colloid and Interface Science, Volume 558, 2020, Pages 242-250.

 

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