软硬炭复合材料的制备及其储钠性能研究
徐家豪1
张兆华1
刘宇昊1
赵玮2
李秀春3
贾建波4
黄光许5
邢宝林4
张传祥4
1.河南理工大学化学化工学院,河南焦作 454003;河南理工大学河南省煤炭绿色转化重点实验室,河南焦作 454003;河南理工大学鄂尔多斯煤炭清洁开发利用研究院,内蒙古鄂尔多斯 0170102.哈密职业技术学院,新疆哈密 8390003.中煤华利新疆炭素科技有限公司,新疆哈密 8392004.河南理工大学化学化工学院,河南焦作 454003;河南理工大学鄂尔多斯煤炭清洁开发利用研究院,内蒙古鄂尔多斯 017010;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作 4540035.河南理工大学化学化工学院,河南焦作 454003;河南理工大学河南省煤炭绿色转化重点实验室,河南焦作 454003;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作 454003
摘要：钠离子电池(SIBs)作为储能器件备受人们关注,负极材料作为钠离子电池的重要组成部分是研究的热点之一.以煤化工副产物低灰煤焦油沥青为原料,通过直接与酚醛树脂混合,加以高温炭化,成功制备出煤沥青基软硬炭复合材料,考察了不同沥青/酚醛树脂质量比对所制材料结构的影响并应用于钠离子电池.通过SEM、TEM、XRD、Raman、XPS、FTIR等测试表明,酚醛树脂可以有效地抑制沥青在高温过程的过度石墨化,沥青也可以修复酚醛树脂在炭化过程中所产生的不可逆缺陷,同时沥青与酚醛树脂二者可在炭化过程中发生交联反应,有利于复合材料中伪石墨结构的形成,从而引入更多吸附和插层位点.随着沥青与酚醛树脂质量比的逐渐增加,复合材料的伪石墨结构含量呈现先上升后下降的趋势,其中质量比为1∶4所制复合材料(LF-1:4)的伪石墨结构含量最高,为32.88％,优于纯沥青直接炭化所制材料(LQ)的21.28％和纯酚醛树脂直接炭化所制材料(FQ)的27.08％.恒流充放电、循环伏安法等电化学测试表明,沥青与酚醛树脂制备的复合材料具有较好的储钠性能,其中LF-1:4的首圈库伦效率和可逆容量分别为80.87％和249.10 mAh/g,对比LQ的48.39％与90.39 mAh/g和FQ的73.46％与230.48 mAh/g具有明显的优势.同时,利用LF-1∶4所制备出的全电池表现出251.37mAh/g的可逆容量,经过计算得出该全电池的能量密度为214Wh/Kg.
关键词：煤沥青酚醛树脂负极材料钠离子电池电化学性能
分类号：TM912(独立电源技术（直接发电）)TB332(工程材料学)
资助基金：国家自然科学基金(52074109)呼包鄂国家自主创新示范区建设科技支撑资助项目(2023XM10)中煤华利新疆炭素科技有限公司委托资助项目(TSFWCG2023-11-002)
论文发表日期：2025-01-31
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：10( 95-104 )
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