【摘要】 锂离子电池由于其优异的储能特性,在移动通信、信息技术、消费电子和移动汽车等领域有着广泛的应用。

锂离子电池由于其优异的储能特性,在移动通信、信息技术、消费电子和移动汽车等领域有着广泛的应用。为了开发新型高性能碳阳极材料,Xianfa Rao等人[1]以聚丙烯氰为原料,在1050℃的高温进行下热解和碳化,制备了一种新型有机碳材料聚丙烯腈(PAN)硬质碳。首先将材料在温度条件为280℃于空气气氛下进行2小时的预氧化,而后将与氧化后的粉末于氮气气氛下以600-1050℃的温度区间进行碳化。在该温度下连续碳化30分钟,然后自然冷却至室温,将获得4PAN硬质碳基材的将其材料进行XRD测试分析。XRD图谱显示石墨样品显示出两个主要衍射峰(2θ=26.36和44.32), 晶格间距分别为3.38Å和2.04Å。对于PAN硬质碳样品,还观察到两个主要的宽而突出的XRD衍射峰,表明PAN硬质碳具有低结晶度的无定形结构。随着炭化温度的升高,衍射峰向小角度移动。对于碳化温度为1050℃样品,在24.78和43.29处的衍射峰观察到晶格间距分别为3.59 Å和2.09Å。与石墨相比,PAN硬碳的衍射角较小,相应的层间距较大,层间距相较于石墨变宽,为嵌入和去除锂离子提供了宽敞的通道。将所得PAN硬质碳用作锂离子电池的负极材料,其初始容量为343.5 mAh g−1,与石墨电极(348.6 mAh g–1)的初始容量相等,初始库仑效率比石墨电极高。并且PAN硬碳电极在不同电流速率下表现出优异的循环稳定性和倍率性能。

 

[1] Rao X ,  Lou Y ,  Chen J , et al. Polyacrylonitrile Hard Carbon as Anode of High Rate Capability for Lithium Ion Batteries[J]. Frontiers in Energy Research, 2020, 8:3.