SiO_(2)催化制备煤基石墨及其电化学性能研究

石墨通常用作锂电池的负极材料,随着锂电池需求扩大和天然石墨产量降低,高质量负极材料的可持续性供应压力不断增加,开发可替代的高性能合成石墨作为锂电池负极材料具有重要意义。以太西无烟煤为原料,通过SiO_(2)催化、氧化微扩和活化造孔制备出结构稳定且具有分级孔结构的多孔无烟煤基石墨,并分析其作为锂电池负极材料的电化学性能。结果表明:随着催化剂SiO_(2)含量的增加,煤基石墨的石墨化程度和石墨晶体结构有序化程度逐渐提高;氧化微扩处理后,煤基石墨层间距增大且中孔和大孔数量增多,石墨晶体结构有序化程度降低并产生了大量缺陷结构;活化造孔后,煤基石墨微观形貌改变明显,其微孔数量增多,孔隙结构发育良好。在SiO_(2)质量分数为20%时,无烟煤基石墨石墨化程度高达89.3%,氧化微扩处理后石墨微晶层间距由0.33632 nm扩大至0.33809 nm,比表面积由4.17120 m^(2)/g扩大到29.47100 m^(2)/g,而活化造孔后,煤基石墨孔隙结构进一步发育,微孔比表面积由2.94990 m^(2)/g扩大至8.15060 m^(2)/g。在SiO_(2)质量分数为20%时,多孔无烟煤基石墨在0.1 C倍率下首次可逆比容量和库伦效率分别为298.0 mAh/g和67.41%。多孔无烟煤基石墨在1 C倍率下循环110次后,可逆比容量为234.1 mAh/g,容量保持率为95.1%,且库伦效率始终接近100%。无烟煤在石墨化过程中经SiO_(2)催化、氧化微扩以及活化造孔后可形成具有较好电化学性能的多孔煤基石墨,可成为潜在的高性能锂电池负极材料。