石油焦和沥青基软硬碳负极材料制备

石油焦和沥青基软硬碳负极材料制备

软炭材料的制备与性能：煤沥青作为软炭前驱体，通过改变前驱体组成、分子构型调控软炭材料的微观结构，可以制备出高容量、优异倍率和循环性能的钠离子电池负极。

例如，通过碘化/脱碘处理和盐模板的界面诱导作用，可以有效降低芳烃间的π-π相互作用，扩大碳层间距，从而提升材料的储钠性能。

硬炭材料的制备与性能：通过化学交联及炭化处理，可以成功制备用于钠离子电池的硬炭负极材料。沥青的化学交联处理可以引入大量的含氧官能团，形成的三维结构有效地阻碍了沥青在高温炭化中的石墨化倾向，使碳层堆叠变得无序的同时产生更多的缺陷位。

软硬炭复合材料的制备与性能：制备软硬炭复合材料，使其充分发挥硬炭储钠容量高、软炭导电性好的优势是一个可行的策略。例如，通过软硬炭前驱体共炭化和对木屑衍生硬炭进行沥青包覆两种方法制备出了不同结构的软/硬炭复合材料，展现出良好的电化学性能。

储钠性能的提升：通过对沥青基软碳进行预氧化和低温碳化法处理，可以抑制沥青石墨化，进一步扩大其碳层间距，进而提高其储钠性能。此外，通过不同浓度的KOH、NaOH活化剂裂解沥青，对其结构无序度进行调控，使其具备硬碳特征又有较高的首次库伦效率。

具体案例分析：石油焦基软碳与葡萄糖热解衍生的硬碳复合，制备的PCGLU-800用于SIBs负极时，在25 m A g-1的电流密度下循环100次后容量保持在255.2 m Ah g-1，即使在500m A g-1下循环1000次，仍能保持170.7 m Ah g-1，远高于硬碳和软碳的容量。

石油焦和沥青基软硬碳负极材料的制备及储钠性能研究表明，通过优化材料的微观结构、调控化学组成和采用先进的制备技术，可以显著提升这些材料的储钠性能，为钠离子电池的发展提供了重要的理论支持和实践依据。