煤系腐植酸基石墨化碳微观结构调控及其储锂性能
高博1
谢永鑫2
贾飞2
杨伟桥2
孟卫波3
刘勇志3
唐利刚4
邢宝林3
1.陕西新能选煤技术有限公司,陕西 西安 71000;河南理工大学 河南省煤炭清洁利用国际联合实验室,河南 焦作 4540032.陕西新能选煤技术有限公司,陕西 西安 710003.河南理工大学 河南省煤炭清洁利用国际联合实验室,河南 焦作 454003;河南省煤基功能碳材料工程研究中心,河南 焦作 4540034.河南理工大学 河南省煤炭清洁利用国际联合实验室,河南 焦作 454003;华北科技学院 矿山安全学院,河北 三河 065201
摘要：以煤系腐植酸为原料,采用预炭化-高温(2 200～2 800℃)石墨化工艺制备煤系腐植酸基石墨化碳,重点研究石墨化温度对腐植酸基石墨化碳微观结构的影响,并探究其用作锂离子电池负极材料的电化学储能特性.结果表明:煤系腐植酸通过预先炭化-高温石墨化工艺可成功制备出含有石墨微晶和无定形炭共存的石墨化碳.煤系腐植酸基石墨化碳的石墨化度、微晶片层、纳米孔道和结构缺陷等微观结构特征与石墨化温度密切相关.当温度达到 2 800℃时,煤系腐植酸基石墨化碳HAGC-2800 的石墨化度达到 78.57%,具有长程有序的石墨微晶片层结构和丰富的纳米孔道、结构缺陷等无定形炭,且两者有机结合,相互镶嵌,其石墨微晶层间距为 0.337 1 nm,石墨微晶横向尺寸为 25.6 nm,比表面积为 5.63 m2/g.该煤系腐植酸基石墨化碳用作锂离子电池负极材料时展现良好的储锂性能,当电流密度为 50 mA/g时,可逆容量达到 352 mAh/g,即使在大电流密度(2 000 mA/g)下,其可逆容量仍可达 175 mAh/g,经 400 次循环后,其容量保持率高达 116%,兼具优异的倍率性能和循环稳定性,是一种较为理想的锂离子电池负极材料.煤系腐植酸基石墨化碳优异的储锂特性,主要源于其微观结构中包含大量的石墨微晶片层、丰富的纳米孔道及结构缺陷等无定形炭密切相关.
关键词：煤系腐植酸石墨化碳微观结构调控锂离子电池负极材料
分类号：TQ424.1(试剂与纯化学品的生产)
资助基金：国家自然科学基金(51974110)国家自然科学基金(52274261)
论文发表日期：2025-10-31
在线出版日期：2025-11-20（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 169-177 )
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