双功能活化制备沥青基硬炭用于钠离子电池负极

硬炭作为钠离子电池(SIBs)最具有应用前景的负极材料,其形貌的可控调节和结构优化被广泛研究和关注。以煤沥青为原料,采用柠檬酸钾(C_(6)H_(5)K_(3)O_(7)·H_(2)O)作为双功能活化剂:(1)气体分解产物可消耗过量的氢,实现沥青的固态热解,阻碍有序微晶的生成;(2)固态分解产物钾盐进行活化造孔,从而在高温碳化过程中形成丰富的封闭纳米孔。基于此,成功制备了具有高度无序、多孔片状结构的沥青基硬炭材料,并应用于SIBs负极,探究其电化学性能。研究发现,通过调控活化剂用量可以实现沥青基硬炭微观结构的优化,在适宜质量比条件下制备的硬炭(HC-2-1300)首次库仑效率高达81.5%,在0.1 A·g^(-1)的电流密度下,其可逆比容量为214.2 mAh·g^(-1),明显优于直接碳化的样品(DC-1300)。同时,在5 A·g^(-1)的高电流密度下,HC-2-1300样品仍有116.7 mAh·g^(-1)的可逆比容量,且在1 A·g^(-1)电流密度下充放电循环2000圈后,容量保持率达75.1%,显现出优异的倍率性能和循环稳定性,具有广阔的应用前景。

改性沥青基硬碳材料的可控制备及其储钠性能

钠离子电池(SIBs)用碳负极材料的可控制备与结构优化是电化学储能领域研究的热点方向之一。以煤化学工业副产物煤沥青为原料,通过对苯二甲醇化学交联表面改性辅以高温碳化处理,成功制备了改性沥青基硬碳材料,并用于SIBs负极。SEM、TEM、氮气吸脱附测试等表征结果证实,煤沥青的化学交联改性能够有效减缓其高温石墨化进程,进一步增大层间距(0.373 nm)和碳层的无序度,同时获得的硬碳材料颗粒尺寸由15μm减小至约2μm。电化学测试结果表明,所制备的改性沥青基硬碳材料(HC-1300)首次库伦效率高达80.1%,在电流密度为0.1 A/g时,其比容量为232.2 mAh/g,明显优于直接碳化获得的样品(DC-1300)。此外,在5 A/g高电流密度下,HC-1300样品的比容量为171.1 mAh/g,且经1 500圈充放电循环后容量保持率为74.9%,展现出良好的倍率性能和循环稳定性。

硅灰掺量对水泥基灌浆料与老混凝土界面粘结强度的影响

为研究硅灰掺量对水泥基灌浆料(CGM)与老混凝土界面粘结强度的影响,分别测试了不同硅灰掺量下的复合立方体试块1 d、3 d、7 d、28 d龄期的双面剪切强度和劈拉强度。利用扫描电子显微镜分析了28 d龄期的界面微观形貌。研究表明,在一定掺量范围内,硅灰对粘结界面各龄期的剪切强度、劈拉强度均产生有利的影响。当硅灰掺量在4%～5%时,粘结界面28 d龄期的剪切强度和劈拉强度分别达到最大值4. 85 MPa、3. 78 MPa,较未掺硅灰组的剪切强度和劈拉强度分别提高了81%、60%。粘结界面的微观形貌表明,硅灰不仅能增加界面过渡区内C-SH凝胶的含量,降低Ca(OH)_2的取向性,还能填充老混凝土界面上的微裂缝和孔隙,改善区内的缺陷,增加机械咬合力,宏观上提高界面粘结强度。