Мы изучили влияние условий синтеза на основные характеристики "твердого углерода"

Натрий-ионные аккумуляторы (НИА) могут найти широкое применение благодаря более низкой стоимости запасаемой энергии за киловатт-час и доступности сырья для производства этих аккумуляторов. Неграфитизируемый углерод, или твердый углерод (hard carbon, HC), по-видимому, является основным материалом для отрицательных электродов (анодов) в НИА. В свою очередь, сахариды, особенно глюкоза, являются одними из наиболее часто используемых прекурсоров для производства твердого углерода. В этой работе всесторонне исследован этап предварительной обработки, известный как карамелизация, который предшествует высокотемпературному пиролизу. Нами синтезированы «монолитные» образцы твердого углерода со сверхнизкой удельной поверхностью, демонстрирующие начальную кулоновскую эффективность 89% при емкости 300 мА·ч/г в натриевой полуячейке. Выявлена сильная корреляция между химическим составом полупродуктов и микроструктурой анодных материалов как конечного продукта. Показано, что условия предварительной обработки влияют на свойства твердого углерода (дефектность, поверхностные функциональные возможности, тип микропористости) и его электрохимические характеристики. Полученные данные важны для масштабирования синтеза анодных материалов с воспроизводимыми электрохимическими характеристиками.

Работа опубликована в журнале ACS Applied Energy Materials