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.

锂离子电池;负极;软碳;动力学;碳化温度

天津大学化工学院,天津 300072;宁波中车新能源科技有限公司,浙江 宁波 315112;中国人民解放军95979 部队,山东 泰安 271207;成都佰思格科技有限公司,四川成都610096;宁波瞬能科技有限公司,浙江 宁波 315048;宁波大学,先进储能技术与装备研究院,浙江 宁波 315211;清华大学材料学院,北京 100084

[1]王宇作;邓苗;王瑨;杨斌;卢颖莉;荆葛;阮殿波-.碳化温度对软碳负极储锂动力学的影响)[J].储能科学与技术,2022(06):1715-1724

软碳负极,GCPL

碳化温度,快充,充型,锂离子电池,高功率,电化学性能,前驱体,针状焦,模型材料,光电子能谱,XPS,激光拉曼,Raman,氮气,等温吸附,表征手段,结构演化,循环伏安,CV,恒流充放电,交流阻抗,EIS,电化学表征,表征方法,方法解析,占优,无定形,石墨化,电化学行为,mAh,碳库,获得最佳,可逆比容量,首次库仑效率,倍率性能,合理设计,碳负极材料

0.260673