【摘 要】
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锂离子电池在便携式设备和交通运输领域的商业应用以及作为间歇性能源存储装置上已经应用十分广泛,但是地壳中锂资源的分布不均和储量有限等问题严重制约了其发展。资源丰富的钾源使得钾离子电池具有较好的研究前景。生物质是碳材料的重要来源之一,本文通过高温分解法成功制备了钾离子电池生物质碳负极材料,采用SEM、XRD和BET表征技术分析其微观结构;以0.8 M KPF6(EC:DEC=1:1)溶液为电解质,采用
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锂离子电池在便携式设备和交通运输领域的商业应用以及作为间歇性能源存储装置上已经应用十分广泛,但是地壳中锂资源的分布不均和储量有限等问题严重制约了其发展。资源丰富的钾源使得钾离子电池具有较好的研究前景。生物质是碳材料的重要来源之一,本文通过高温分解法成功制备了钾离子电池生物质碳负极材料,采用SEM、XRD和BET表征技术分析其微观结构;以0.8 M KPF6(EC:DEC=1:1)溶液为电解质,采用循环伏安法、恒流充放电、交流阻抗法等电化学测试技术研究其储钾性能。以成熟期的蒲公英的种子、柚子皮和玉米秸秆为生物质源,在400℃、600℃和800℃不同温度下碳化不同的时间,采用高温分解法制备了生物质碳电极材料,研究结果表明在800℃下高温碳化2 h蒲公英种子得到的碳材料具有较好的分层结构,储钾性能最佳;具有146 mAh/g的可逆比容量;有着较好的循环与倍率性能,1000 mA/g的高电流密度下仍具有49 mAh/g的放电比容量;电荷传递电阻也相对较低,为993Ω。在800 ℃下,以蒲公英种子为生物质源,采用KOH、K2CO3、ZnCl2和FeCl3为活化剂,在活化剂:蒲公英种子=0:1、0.5:1、1:1和2:1的不同比例下,采用一步活化法制备了多孔碳电极材料,研究结果表明以KOH:蒲公英种子=1:1得到了比表面积达988.3 m2/g的多孔碳材料,表现出较好的储钾性能;具有226 mAh/g高可逆比容量,容量衰减较低,循环稳定性好;1000 mA/g的高电流密度下具有126 mAh/g的放电比容量,倍率性能较好;具有较低的电荷传递电阻,为404Ω;相较于未活化的生物碳材料,其储钾性能有了较大的提升。
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