高交联纳米纤维素基自支撑碳膜在锂电负极中的应用 | EcoMat

硬碳材料以其低成本、低电位平台和高储锂容量被认为是一种潜在的锂离子电池负极材料。然而，传统硬碳负极制备方法是将电化学活性物质覆盖到集流体上，这就不可避免会用到粘结剂。而粘结剂的使用会极大阻碍锂离子脱/嵌过程中离子的扩散和电子的转移，从而本文以纳米纤维素为前驱体，通过两步热处理制备无粘结剂的自支撑碳骨架结构的薄膜。

1 碳骨架结构是由小分子碎片通过环化和芳构化形成，并且提出了纳米纤维上含氧官能团的演变机制。

2 通过调控碳化条件实现了硬碳薄膜的比表面积和官能团的优化，丰富的C(O)O和C=O以及微孔有利于 Li⁺的存储。

3 交联的碳骨架不仅有利于电子快速传递，而且便于Li⁺扩散，以及在电池反复充放电过程中保持电极结构的稳定。

4 在电流密度为50 mA g^-1时，以该自支撑硬碳负极(cCNF-800)的锂离子电池表现出513.1 mAh g^-1的优异可逆容量以及出色的循环稳定性。在电流密度为500 mA g^-1时，电池充放电循环1000次后容量并无衰减现象。

引用此论文

Li, Y, Du, Y-F, Sun, G-H, et al. Self-standing hard carbon anode derived from hyper-linked nanocellulose with high cycling stability for lithium-ion batteries. EcoMat. 2021; 3:e12091. https://doi.org/10.1002/eom2.12091 [Physical Sciences]

关于期刊

EcoMat是由香港理工大学与Wiley共同出版的开放获取旗舰期刊，聚焦绿色能源与环境领域的先进功能材料。旨在成为国际高质量的跨学科科学研究交流平台，欢迎具有高影响力的创新跨学科研究前来投稿。该期刊的读者群广泛，将包括全球学术界和工业界的科研工作者、工程技术人员及政策决策者。EcoMat秉承Wiley严谨的办刊原则，执行严格公正的同行评议，以最高质量作为标准，出版前沿科学论文。所有文章在接收后将立即在线发布并可以被引用和免费获取，无需订阅。EcoMat 创刊前三年（2019-2021年），作者无需缴纳任何文章出版费。投稿网址: https://mc.manuscriptcentral.com/eom2
内容 | EcoMat排版 | Melody
免费浏览下载全文