西南科技大学：莲藕衍生多孔碳作为锂离子电池负极材料

成果简介

西南科技大学李劲超特聘副教授、张亚萍教授团队在《ChemistrySelect》期刊发表名为“Lotus Root-Derived Porous Carbon as an Anode Material for Lithium-Ion Batteries”的论文，研究提出使用廉价且广泛可用的莲藕（LR）作为原料，通过简单的活化碳化方法制备分级多孔生物质衍生碳材料（包括 LRK-6、LRK-7 和 LRK-8）。制备的材料具有三维蜂窝结构。

详细研究了碳化温度对材料结构、形貌和电化学性能的影响。由于其高比表面积（831.017m2g-1），适当的微孔含量（0.217cm3g-1) 和最高的中孔容量 (0.325cm3g -1 ) 以及合适的 N 和 O 原子掺杂，优化后的LRK-7材料在0.1Ag-1 循环100次后的可逆比容量为725.25mAhg -1 和 在 0.3A g -1下 223 个循环后614.60 mAh g -1。此外，LRK-7材料还表现出高倍率性能，在9.0Ag -1时的容量为153.5mAh g -1。结果证实，LRK-7作为潜在负极材料在LIB中的应用前景广阔。

图文导读

图1、(a) XRD图案和 (b)LRK-6、LRK-7和LRK-8材料的拉曼光谱。

图2、(a) LRK-6、(b) LRK-7 和 (c) LRK-8 的 SEM 图像；(df) LRK-7 的 TEM 图像；(gi) LRK-7的C、N 和O的相应 EDS 映射。

图3、(a) LRK-6、(b) LRK-8和(c) LRK-7的前三个放电/充电电压与比容量曲线；(d) LRK-7 前三个循环在 0.1 mV s -1时的 CV 曲线。

图4、LRK-7电极中Li +的电荷存储机理

图5、(a) LRK-6、LRK-7和LRK-8的典型奈奎斯特曲线，(b) LRK-6、LRK-7和LRK-8的模拟等效电路图和拟合数据。

小结

综上所述，采用简单的活化碳化方法，以环保、低成本的莲藕为原料，制备了具有大比表面积和相互交联的微、中、大孔结构的蜂窝生物质碳材料，用于LIB。优化后的LRK-7作为LIB负极材料具有广阔的应用前景。

文献：

https://doi.org/10.1002/slct.202202413