煤沥青热解炭的制备及储钠性能研究

作者：陈林; 张兆华; 康伟伟; 张亚飞; 张传祥^*

来源：煤炭转化, 2023, 46(05): 42-52.

DOI：10.19726/j.cnki.ebcc.202305005

• 煤沥青
• 钠离子电池
• 负极材料
• 电化学性能
• 软碳

煤沥青是一种原料来源丰富且含碳量高的钠离子电池碳负极材料。以煤沥青为碳源，通过炭化法制得热解炭，利用XRD,SEM,Raman光谱等表征技术，系统研究了不同炭化温度(600℃～1 400℃)对煤沥青热解炭微观结构的影响规律。利用恒流充放电等测试，探究热解炭作为钠离子电池负极材料时的电化学性能，阐明“温度—结构—储钠性能”间的构效关系。结果表明：1 000℃是热解炭微观结构从无序向有序发展的转折点；当温度低于1 000℃时，热解炭为不规则的块状结构且表面平整光滑，未出现石墨微晶，具有较大的层间距和较高的无序度；当温度为800℃时，热解炭具有最大的层间距(d002=0.354 1 nm)和最高的无序度(ID/IG=2.57),其作为钠离子电池负极材料时，0.05 A/g电流密度下的可逆容量为177.0 mAh/g,首次库伦效率为73.87%,具有较好的倍率性能；当温度高于1 000℃时，石墨碳层生长和堆叠的速度迅速加快，石墨化程度增加，层间距减小，同时表面缺陷程度降低，Na+吸附位点减少，不利于储钠，热解炭具有较低的可逆容量(小于100 mAh/g)。

• 单位
  河南理工大学; 化学化工学院