In dieser Arbeit stellte das Team von Professor Wang Bo eine Reihe von Hartkohlenstoff herMaterialienmit einstellbarer Struktur unter Verwendung von Chitosan als Kohlenstoffquelle und analysierte die Beziehung zwischen der Entwicklung der Hartkohlenstoffstruktur und den Natriumspeichereigenschaften.
Die Hartkohlenstoffprobe (CHC-T) wurde durch ein einstufiges Karbonisierungsverfahren bei verschiedenen Sintertemperaturen hergestellt. Die Mikrostruktur von CHC-T ist wie folgt.
Die Probe zeigte die typischen amorphen Strukturmerkmale von Hartkohlenstoff. Mit steigender Temperatur verbessert sich offensichtlich der Ordnungsgrad der Probe und es bilden sich mehr Kohlenstoffschichten, und der Abstand der Kohlenstoffschichten nimmt mit steigender Temperatur ab.
Wie in der Abbildung gezeigt,XRDBilder aller Hartkohlenstoffproben zeigen zwei amorphe Peaks, die die (002)-Kristallebene bzw. die (100)-Kristallebene darstellen. Um die innere Mikrostruktur von Hartkohlenstoff besser unterscheiden zu können, wurde der (002)-Peak konturangepasst und die Innenstruktur von Hartkohlenstoff wurde unterteilt in: stark amorphe Struktur (d>0,40 nm), Pseudographitstruktur (0,36 nm < d < 0,40 nm) und graphitähnliche Struktur (d < 0,36 nm) entsprechend der Größe des Kohlenstoffschichtabstands. Aus den Anpassungsergebnissen ist ersichtlich, dass sich die stark amorphe Struktur mit steigender Temperatur allmählich in eine Pseudographitstruktur und eine graphitähnliche Struktur entwickelt. Darüber hinaus deuten die ID/IG-Werte der Raman-Spektren auch darauf hin, dass der Graphitisierungsgrad der Probe mit steigender Temperatur zunimmt.
Die elektrochemischen Daten zeigen, dass die Kapazität von CHC-T mit zunehmender Karbonisierungstemperatur zunächst zunimmt und dann abnimmt. Die Plattformkapazität im Niederspannungsbereich (unter 0,1 V) stimmt mit dem Gesamtkapazitätstrend überein, was bedeutet, dass die"Interkalation"Der Mechanismus hat den größten Einfluss auf die Speicherleistung von hartem Kohlenstoff und Natrium. Mit zunehmender Temperatur nimmt die Pseudographitstruktur im Inneren der Probe allmählich zu, was effektivere Speicherplätze für Natriumionen bietet und somit die Kapazität erhöht. Mit der kontinuierlichen Erhöhung der Karbonisierungstemperatur wird der Graphitisierungsgrad des Hartkohlenstoffs weiter verbessert und es entsteht eine graphitähnliche Struktur, da Natriumionen jedoch nicht in die graphitähnliche Struktur eindringen könnenStruktur Bei geringem Abstand verliert die Hochtemperatur-Hartkohlenstoffprobe die Fähigkeit, Natrium zu speichern, sodass die Kapazität abnimmt. Der CHC-1300 zeigt die beste Leistung und bietet eine A-Kapazität von 317,4 mAh g-1 bei einer A-Stromdichte von 0,5 A g-1 und behält eine Kapazität von 238,9 mAh g-1 nach 1000 Zyklen bei, selbst bei einem großen Strom von 5 A g−1.