中國(guó)粉體網(wǎng)訊 由于來(lái)源豐富、成本低廉、無(wú)毒且穩(wěn)定性好，碳材料被認(rèn)為是鈉離子電池最具應(yīng)用前景的負(fù)極材料之一，開(kāi)發(fā)具有高容量、長(zhǎng)壽命、低成本的碳材料對(duì)促進(jìn)鈉離子電池盡快商業(yè)化意義重大。
由于鈉離子半徑較大，用作鋰離子電池的傳統(tǒng)石墨負(fù)極儲(chǔ)鈉活性差，其不能直接用作鈉離子電池負(fù)極材料。但研究表明眾多無(wú)定形碳材料展現(xiàn)出了良好的儲(chǔ)鈉性能。目前，鈉離子電池?zé)o定形碳負(fù)極材料可逆容量一般在 200~300 mAh g-1，由于具有較大的比表面積，副反應(yīng)較多，導(dǎo)致了首次庫(kù)倫效率及循環(huán)過(guò)程的庫(kù)倫效率較低，部分碳材料制備成本高，遠(yuǎn)不能滿足產(chǎn)業(yè)化的需要。
碳量子點(diǎn)的光學(xué)照片（a）和透射電鏡照片（b）磷摻雜碳納米片的掃描電鏡照片（c）和透射電鏡照片（d）
中南大學(xué)紀(jì)效波教授、侯紅帥博士及其團(tuán)隊(duì)在鈉離子電池碳負(fù)極材料方面的研究取得重要進(jìn)展，創(chuàng)新性地提出了一種批量制備碳量子點(diǎn)及其衍生碳材料的方法。
該團(tuán)隊(duì)以乙醛和氫氧化鈉為原料，通過(guò)室溫靜置反應(yīng)制備了富含含氧官能團(tuán)的碳量子點(diǎn)，該方法制備碳量子點(diǎn)產(chǎn)量高、操作簡(jiǎn)便、成本低廉。合成的碳量子點(diǎn)在磷酸二氫鈉的輔助作用及高溫?zé)崽幚硐峦ㄟ^(guò)自組裝可形成大面積的磷摻雜碳納米片。該團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)探究了由碳量子點(diǎn)到碳納米片的轉(zhuǎn)化過(guò)程及其影響因素，并深入研究了磷摻雜碳納米片的電化學(xué)儲(chǔ)鈉行為。
該材料展現(xiàn)了優(yōu)異的儲(chǔ)鈉性能，其可逆比容量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)。在 0.1 A g-1 的電流密度下，其可逆比容量為 328 mAh g-1，在 20 A g-1 的超大電流密度下，其可逆容量高達(dá) 108 mAh g-1。在 5 A g-1 的大電流密度下，5000個(gè)循環(huán)后其可逆比容量仍保持在108.8 mAh g-1。
