西南科技大学：莲藕衍生多孔碳作为锂离子电池负极材料

成果简介

西南科技大学李劲超特聘副教授、张亚萍教授团队在《Chemistry Select》期刊发表名为“Lotus Root-Derived Porous Carbon as an Anode Material for Lithium-Ion Batteries”的论文，研究提出使用廉价且广泛可用的莲藕（LR）作为原料，通过简单的活化碳化方法制备分级多孔生物质衍生碳材料（包括LRK-6、LRK-7和LRK-8）。制备的材料具有三维蜂窝结构。

详细研究了碳化温度对材料结构、形貌和电化学性能的影响。由于其高比表面积（831.017m2g^-1），适当的微孔含量（0.217cm3g^-1)和最高的中孔容量(0.325cm3g^-1)以及合适的N和O原子掺杂，优化后的LRK-7材料在0.1Ag^-1循环100次后的可逆比容量为725.25mAhg^-1和在0.3Ag^-1下223个循环后614.60mAhg^-1。此外，LRK-7材料还表现出高倍率性能，在9.0Ag^-1时的容量为153.5mAhg^-1。结果证实，LRK-7作为潜在负极材料在LIB中的应用前景广阔。

图文导读

图1、(a)XRD图案和(b)LRK-6、LRK-7和LRK-8材料的拉曼光谱。

图2、(a)LRK-6、(b)LRK-7和(c)LRK-8的SEM图像；(df)LRK-7的TEM图像；(gi)LRK-7的C、N和O的相应EDS映射。

图3、(a)LRK-6、(b)LRK-8和(c)LRK-7的前三个放电/充电电压与比容量曲线；(d)LRK-7前三个循环在0.1mVs^-1时的CV曲线。

图4、LRK-7电极中Li⁺的电荷存储机理

图5、(a)LRK-6、LRK-7和LRK-8的典型奈奎斯特曲线，(b)LRK-6、LRK-7和LRK-8的模拟等效电路图和拟合数据。

小结

综上所述，采用简单的活化碳化方法，以环保、低成本的莲藕为原料，制备了具有大比表面积和相互交联的微、中、大孔结构的蜂窝生物质碳材料，用于LIB。优化后的LRK-7作为LIB负极材料具有广阔的应用前景。

文献：

https://doi.org/10.1002/slct.202202413

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