【摘 要】
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环境污染和能源短缺使新型清洁能源的开发和应用成为迫在眉睫的首要问题,减少尾气排放、减缓石油资源消耗的有效途径是开发电力驱动的汽车,锂离子电池是电动汽车核心部件,硬炭材料逐步下降的放电曲线特征非常适合混合动力汽车的应用,所以寻求一种成本低廉,体积能量密度和质量能量密度高,首次效率较高的负极材料极具意义。生物质资源相对化石资源存储丰富,来源广泛,成为有前景的替代品,本文以自然界最便宜最丰富的棉浆纤维素
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环境污染和能源短缺使新型清洁能源的开发和应用成为迫在眉睫的首要问题,减少尾气排放、减缓石油资源消耗的有效途径是开发电力驱动的汽车,锂离子电池是电动汽车核心部件,硬炭材料逐步下降的放电曲线特征非常适合混合动力汽车的应用,所以寻求一种成本低廉,体积能量密度和质量能量密度高,首次效率较高的负极材料极具意义。生物质资源相对化石资源存储丰富,来源广泛,成为有前景的替代品,本文以自然界最便宜最丰富的棉浆纤维素和安全低廉、富含N的壳聚糖为碳源,利用温和的水热法制备粒径均匀的微米级炭微球,经过600-700℃的中温炭化,研究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,以纤维素为碳源,添加柠檬酸水热与直接水热炭化相比,大大提高了成球率和分散性,降低了水热的温度,大多粒径分布在4-10μm,在水热温度230℃,时间10h,1.5g柠檬酸的条件下制备出平均粒径是6.30μm的炭微球,球形形貌好。以壳聚糖为碳源,水或4.5%乙酸溶液为介质,在200℃,10h的水热条件下产物非球形,添加盐酸加快了壳聚糖的降解,N稳定存储在C结构中,在较低的温度160-180℃和较短的时间制备出1-6μm的炭球。水热反应是化学过程,胶质炭微球区别于结晶结构的原料,呈无定形炭,经历了脱水聚合、芳环化过程。在最佳炭化温度700℃时,纤维素基硬炭球(HCS-Cel)和壳聚糖基硬炭球(HCS-Chi)都表现出高的比容量和倍率性能,HCS-Cel和HCS-Chi在50mA/g的电流密度下可逆容量分别是570mAh/g和503mAh/g。HCS-Chi在500mA/g的电流密度下循环500次后,比容量从214.9降低到了 174.2mAh/g,比容量保留了初始值的81%,循环稳定性好,可能与N掺杂有关。
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