煤显微组分对成炭过程及储钠行为的影响
何润东1
郭行1
孙仲超2
李文翠1
1.大连理工大学化工学院,辽宁大连 1160242.煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院,北京 100013
摘要：煤成本低廉、芳香结构丰富,是制备钠离子电池硬炭负极材料的优质前驱体.目前煤基硬炭材料的结构调控及储钠性能优化已有较为深入的研究,然而煤的组成复杂,煤自身组成对成炭过程及储钠行为的作用机制尚未明晰.基于此,以新疆烟煤为前驱体,采取密度梯度离心法富集煤中有机显微组分,并在酸洗脱灰后通过高温炭化制备不同显微组分基硬炭材料.探究各显微组分在热解过程的差异及其对硬炭材料中石墨微晶生长过程、孔隙结构和表面元素组成的影响,并结合恒电流充放电、恒电流间歇滴定、电化学交流阻抗和循环伏安测试等方法探究各显微组分基硬炭材料储钠行为的差异.结果表明:镜质组与惰质组热解过程存在差异,惰质组的热稳定性更好,镜质组更易生成片层尺寸更大的石墨微晶,在相同炭化处理温度下镜质组基硬炭的石墨化程度更高,且镜质组基硬炭材料表面含氧官能团的总量高于惰质组基硬炭材料.在储钠行为方面,镜质组基硬炭与惰质组基硬炭的电化学性能随着炭化处理温度展现出不同的变化规律,其中镜质组经1 200 ℃炭化制得的硬炭材料因其较多的层间储钠位点与含氧官能团总量表现出最优的储钠性能,其在0.02 A/g电流密度下可逆容量达到305.8 mAh/g,首周库伦效率为82.2％,并且其在0.2 A/g电流密度下仍能保持235.7 mAh/g的可逆容量,倍率性能优异.
关键词：钠离子电池负极材料硬炭煤显微组分
分类号：TQ536.9(煤化学及煤的加工利用)
资助基金：煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室开放基金资助项目(2021-CMCU-KFZD001)国家自然科学基金(22075038)
论文发表日期：2025-04-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 2235-2245 )
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