锂离子电池硬炭负极的储锂机理及储锂性能优化进展

硬炭负极因其高比容量、高倍率快充和不析锂无膨胀等特性而具有良好的研究价值和应用前景,其对锂离子电池(LIBs)的性能起到关键作用。近年来,众多学者对硬炭负极展开了大量研究,尤其是硬炭的储锂机理和储锂性能的优化策略。本文首先概述了硬炭的形成过程和储锂机理,为设计高性能硬炭负极提供理论基础和科学依据;其次分别基于生物质和聚合物两类前驱体,综述了硬炭负极在制备工艺、结构调控、形貌设计和杂原子掺杂等改性策略上的最新进展,并提出共轭微孔聚合物硬炭有望作为未来硬炭储锂性能优化的方向之一;最后探讨了硬炭作为LIBs负极面临的挑战和未来的研究方向。

共轭微孔聚合物热解制备氮、硫杂原子硬炭及其储锂性能

选取溴代噻唑和三乙炔基苯为单体,利用聚合反应自下而上构建含噻唑共轭微孔聚合物(NSCMP),通过热解和KOH活化热解NSCMP制备了氮、硫杂原子硬炭(NSHC)和活化NSHC(KNSHC)。利用扫描电子显微镜、能量色散谱、氮气吸附-脱附和恒流充放电等表征2个样品的结构与电化学性能。研究表明KNSHC中N和S的质量分数分别为10.42%和2.23%,KNSHC比表面积高达2 140 m^(2)·g^(-1)。在0.2 A·g^(-1)电流密度下循环500次后KNSHC和NSHC的可逆比容量分别为946.2和493.7 mAh·g^(-1)。KNSHC的优异电化学性能归因于其独特的孔结构和氮、硫杂原子的协同作用。