Dans cet article, l'équipe du professeur Wang Bo a préparé une série de carbone durmatériauxavec une structure ajustable utilisant le chitosane comme source de carbone, et analysé la relation entre l'évolution de la structure du carbone dur et les propriétés de stockage du sodium.
L'échantillon de carbone dur (CHC-T) a été préparé par une méthode de carbonisation en une étape à différentes températures de frittage. La microstructure du CHC-T est la suivante.
L'échantillon présentait les caractéristiques structurelles amorphes typiques du carbone dur. Avec l'augmentation de la température, le degré d'ordre de l'échantillon est évidemment amélioré, davantage de couches de carbone se forment et l'espacement des couches de carbone diminue avec l'augmentation de la température.
Comme le montre la figure,DRXles images de tous les échantillons de carbone dur montrent deux pics amorphes, représentant respectivement le plan cristallin (002) et le plan cristallin (100). Afin de mieux distinguer la microstructure interne du carbone dur, le pic (002) a été ajusté et la structure interne du carbone dur a été divisée en : structure hautement amorphe (d>0,40 nm), structure pseudo-graphite (0,36 nmIl ressort des résultats d'ajustement qu'avec l'augmentation de la température, la structure hautement amorphe évolue progressivement vers une structure pseudo-graphite et une structure de type graphite. De plus, les valeurs ID/IG des spectres Raman indiquent également que le degré de graphitisation de l'échantillon augmente avec l'augmentation de la température.
Les données électrochimiques montrent que la capacité du CHC-T augmente d'abord puis diminue avec l'augmentation de la température de carbonisation. La capacité de la plate-forme dans la région basse tension (inférieure à 0,1 V) est cohérente avec la tendance globale de la capacité, ce qui signifie que"intercalation"Le mécanisme a l’impact le plus significatif sur les performances de stockage du carbone dur et du sodium. À mesure que la température augmente, la structure pseudo-graphite à l’intérieur de l’échantillon augmente progressivement, ce qui fournit des sites de stockage plus efficaces pour les ions sodium, ce qui augmente la capacité. Avec l'augmentation continue de la température de carbonisation, le degré de graphitisation du carbone dur est encore amélioré et une structure semblable à celle du graphite apparaît, mais comme les ions sodium ne peuvent pas pénétrer dans la structure semblable à celle du graphite.structure avec un petit espacement, l'échantillon de carbone dur à haute température perd la capacité de stocker le sodium, donc la capacité diminue. Le CHC-1300 affiche les meilleures performances, offrant une capacité de 317,4 mAh g−1 à une densité de courant de 0,5 A g−1 et conservant une capacité de 238,9 mAh g−1 après 1 000 cycles, même à un courant important de 5 A. g−1.