吉林大学：以瓜子壳为原料制备氮掺杂多孔碳，用于钾钠离子电池

成果简介

钾离子电池（PIB）和钠离子电池（SIB）是未来储能技术领域的后备力量，而碳质材料有望成为PIB和SIB的主要商业阳极材料。硬碳是一种典型的无定形碳，具有大的表面积、可调控的层间距和优良的导电性，已经引起了广泛的研究兴趣。本文，吉林大学梁策团队在《DiamRelatMater》期刊发表名为“Nitrogenself-dopedporouscarbonbasedonsunflowerseedhullsasexcellentdoubleanodesforpotassium/sodiumionbatteries”的论文，研究通过使用K2CO3浸渍活化的葵花籽壳粉末，构建了一种富含N的多孔硬碳，具有分级的多孔结构和丰富的表面缺陷。

当应用于PIBs和SIBs阳极时，该产品在0.2C速率下具有619 mAh g-1和609 mAh g-1的高可逆容量（1C = 279 mAh g-1），并在1C速率下表现出优异的循环稳定性，1000次循环后容量保持率达80%。储钾/储钠的优越性能归功于分级孔隙结构和自掺杂N导致的表面缺陷的协同效应。它为开发PIB和SIB的高性能双功能阳极提供了有效策略。

图文导读

图1. CPC的合成机制示意图。

图2. (a, d) CPC-600, (b, e) CPC-700, (c, f) CPC-800的SEM图像和(g, h, i) CPC-700的TEM图像。

图3 (a) CPC-600, (b) CPC-700和(c) CPC-800的N2吸附-解吸等温线和(d)孔隙大小分布。

图4. 半电池中PIB阳极的电化学性能

图5. (a) CPC-700 从 0.2 到 5 mV s-1 的 CV 曲线。(b) CPC-700的b值由峰值电流与扫描速率绘制而成。(c) CPC-700 的电容贡献率。(d) 在5mVs-1时 CPC-700的电容和扩散控制贡献的分离。

图6.(a)CPC-700从0.2到5mVs-1的CV曲线。(b) CPC-700的b值由峰值电流与扫描速率绘制而成。(c) CPC-700 的电容贡献率。(d) 在5mV s-1 时CPC-700的电容和扩散控制贡献的分离。

小结

综上所述，以葵花籽壳为原料，采用简单的浸渍活化法制备了蜂窝多孔碳材料。简便的制备方法和优异的性能使葵花籽壳成为碱金属电池碳基负极材料的良好选择。

文献：

https://doi.org/10.1016/j.diamond.2022.109593