【复合材料信息】多孔碳纳米片千克规模制备

2024-08-15

二维(2D)多孔碳纳米片是锂离子电池最具吸引力的负极材料之一，它们能将2D材料的独特性与多孔特性相结合。但目前的研究只能从实验室的角度进行小规模生产，这严重限制了实际应用和商业化进程。本研究以资源丰富、生物相容性强的腐植酸钠为前驱体，采用冰模板诱导拼接结合炭化策略，实现了从实验室规模到公斤规模的多孔碳纳米片的制备。

河南理工大学邢宝林、浙江大学宁波理工学院陈正飞等人选择冰模板诱导拼接结合炭化策略，以腐植酸钠为前驱体，实现多孔碳纳米片千克规模制备。这项研究的结果是“A facile ice-templating-induced puzzle coupled with carbonization strategy for kilogram-level production of porous carbon nanosheets as high-capacity anode for lithium-ion batteries"问题发表于《Carbon Energy》。

研究亮点

1. 以腐植酸钠为前驱体，采用冰模板诱导拼接结合炭化策略，实现了多孔碳纳米片的千克规模制备，揭示了其形成机制。

2. 2D超薄纳米片结构，较大的比表面和合理的分级多孔材料相结合，促进了多孔碳纳米片的优异储锂性能。

3. 以商业 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为正极，多孔碳纳米片为负极，组装锂离子全电池的能量密度高达128.8 Wh/kg。

图文导读

图1 制备多孔碳纳米片示意图

图2 TEM和AFM图像多孔碳纳米片

图3 微观结构表征多孔碳纳米片

图4 多孔碳纳米片的形成机制

图5 储锂多孔碳纳米片的特点

图6 全电池分析和锂离子储存机制

总结与展望

本研究以腐植酸钠为前驱体，采用冰模板诱导拼接结合炭化策略，实现了多孔碳纳米片的千克规模制备。多孔碳纳米片具有层次分明的微/中孔结构、二维块状形态和大量含氧/氮官能团。得益于其独特的微观结构，锂电池的负极表现出优异的锂离子储存特性。此外，SH-PCNS-L//NCM111全电池还具有较高的能量密度。由于腐植酸钠资源丰富，价格低廉，制备多孔碳纳米片的过程柔软简单，获得的多孔碳纳米片具有优异的锂储存特性，可以为主孔碳纳米片的工业化和商业化奠定基础。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.633

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