碳化温度对软碳负极储锂动力学的影响

软碳是快充型锂离子电池的候选负极材料之一,发展高功率的软碳是当前的研究热点。软碳的电化学性能主要取决于其微观结构,并显著依赖前驱体的碳化温度。本工作以针状焦衍生软碳为模型材料,借助扫描电子显微(SEM)技术、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼(Raman)光谱及氮气等温吸附等表征手段,追踪了其在900~1700℃碳化温度下的结构演化,并通过循环伏安(CV)、恒流充放电(GCPL)、交流阻抗(EIS)等电化学表征方法解析了其微观结构与储锂动力学的相关性。结果表明,随着碳化温度的提高,软碳会出现三个结构占优阶段(无定形结构、乱层结构、石墨化结构),并对其电化学行为产生显著影响。其中,在无定形结构占优区域,软碳孔隙发达,储锂动力学较快,但容量较小(195 mAh/g),库仑效率较低(<60%);在石墨化结构占优区域,软碳库仑效率较高(80%),但动力学缓慢;而在乱层结构占优阶段,软碳可获得最佳的微观结构,从而在可逆比容量、首次库仑效率和倍率性能之间取得平衡。该结果为合理设计高性能的快充型软碳负极材料提供了参考。

超级电容器自放电的研究进展

自放电是评价超级电容器性能的重要指标之一,显著影响超级电容器在实际使用过程中的能量转换效率。理解超级电容器的自放电机理,建立准确的自放电模型,从而开发针对性的改进方法,对提高超级电容器的实用性至关重要。然而,当前大量的研究工作集中于提高超级电容器的能量密度和功率密度,对其自放电性能的关注较少。因此,本文综述了近年来超级电容器自放电研究工作的进展,着重介绍了电荷再分布、活化控制、扩散控制及电势驱动等自放电机制的数学模型及其影响因素,并从充电协议、表面化学改性、电极包覆、电解液/隔膜改性等方面总结了当前的自放电抑制策略,以期促进相关研究方向的发展。本文指出未来相关工作应在三个方面展开:首先,需要根据不同的应用需求建立完善的自放电评价体系;其次,需要将自放电的仿真模拟与先进的表征技术相结合,建立不同自放电机制的准确识别方法,并对其起因进行追溯;最后,需要根据自放电机制的不同,发展针对性的优化方法,实现自放电和其他电化学性能的同时优化。