高硫煤基多孔碳材料的可控制备及其用于锂硫电池
廖明月
雷智平
贾同鑫
李亚洲
李占库
颜井冲
水恒福
闫洪雷
任士彪
王知彩
康士刚
安徽工业大学化学与化工学院煤洁净转化与高值化利用省重点实验室,安徽马鞍山 243002
摘要：高性能、低成本的多孔碳材料是理想的锂硫电池硫宿主材料,但利用廉价的原料实现其规模化制备仍面临巨大挑战.以资源丰富的高硫煤为原料,采用氧化镁和氢氧化钾作为模板剂和活性剂,制备了煤基多孔碳材料,并研究了其作为锂硫电池硫宿主材料的构效关系.研究发现,煤基碳材料制备过程中,模板剂MgO作用下产生介孔(占比74％);活性剂KOH主要导致微孔(占72％)生成;MgO和KOH共同作用制备的碳材料PCMgO+KOH比表面积大(1 616 m2/g)、孔容高(1.02 m3/g)、孔结构丰富(介孔54％、微孔46％).电化学性能测试结果表明,S@PCMgO+KOH具有良好的倍率性能和优异的循环稳定性,在1 C充放电倍率循环500圈后容量仍能保留553.2 mAh/g,容量保持率达65.5％,每个循环的衰减率低至0.069％;在2 C下,循环500圈后容量为484.0 mAh/g,容量保持率为63％,每圈衰减率仅0.075％,具有良好的倍率性能和优异的循环稳定性.PCMgO+KOH优异的电化学性能主要来自其较小的欧姆电阻和电荷转移电阻、快速的多硫化物氧化还原反应动力学及对多硫化锂优异的束缚能力.本研究为价廉性高的锂硫电池硫宿主材料的制备提供了可选择的路线.
关键词：锂硫电池高硫煤模板剂活性剂煤基多孔碳介孔结构微孔结构
分类号：TQ53(煤化学及煤的加工利用)
资助基金：国家自然科学基金(22078002)国家自然科学基金(22108004)国家自然科学基金(21878001)
论文发表日期：2024-06-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 128-141 )
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