In questo articolo, il team del professor Wang Bo ha preparato una serie di carbonio duromaterialicon struttura regolabile utilizzando il chitosano come fonte di carbonio e ha analizzato la relazione tra l'evoluzione della struttura del carbonio duro e le proprietà di stoccaggio del sodio.

Il campione di carbonio duro (CHC-T) è stato preparato mediante il metodo di carbonizzazione in una sola fase a diverse temperature di sinterizzazione. La microstruttura di CHC-T è la seguente.

Il campione presentava le tipiche caratteristiche strutturali amorfe del carbonio duro. Con l'aumento della temperatura, il grado di ordine del campione viene ovviamente migliorato e si formano più strati di carbonio e la spaziatura degli strati di carbonio diminuisce con l'aumento della temperatura.

Come mostrato nella figura,XRDle immagini di tutti i campioni di carbonio duro mostrano due picchi amorfi, che rappresentano rispettivamente il piano cristallino (002) e il piano cristallino (100). Per distinguere meglio la microstruttura interna del carbonio duro, il picco (002) è stato adattato in modo contorto e la struttura interna del carbonio duro è stata divisa in: struttura altamente amorfa (d>0,40 nm), struttura pseudo-grafite (0,36 nmDai risultati di adattamento si può vedere che con l'aumento della temperatura, la struttura altamente amorfa evolve gradualmente in una struttura pseudo-grafite e in una struttura simile alla grafite. Inoltre, i valori ID/IG degli spettri Raman indicano anche che il grado di grafitizzazione del campione aumenta con l'aumento della temperatura.

I dati elettrochimici mostrano che la capacità del CHC-T aumenta prima e poi diminuisce con l'aumento della temperatura di carbonizzazione. La capacità della piattaforma nella regione di bassa tensione (sotto 0,1 V) è coerente con l'andamento della capacità complessiva, il che significa che"intercalazione"Il meccanismo ha l’impatto più significativo sulle prestazioni di stoccaggio del carbonio duro e del sodio. All'aumentare della temperatura, la struttura pseudo-grafite all'interno del campione aumenta gradualmente, fornendo siti di stoccaggio più efficaci per gli ioni sodio, quindi la capacità aumenta. Con il continuo aumento della temperatura di carbonizzazione, il grado di grafitizzazione del carbonio duro viene ulteriormente migliorato e appare una struttura simile alla grafite, ma poiché gli ioni sodio non possono entrare nella struttura simile alla grafitestruttura con una spaziatura ridotta, il campione di carbonio duro ad alta temperatura perde la capacità di immagazzinare sodio, quindi la capacità diminuisce. Il CHC-1300 mostra le migliori prestazioni, fornendo una capacità di 317,4 mAh g−1 con una densità di corrente di 0,5 A g−1 e mantenendo una capacità di 238,9 mAh g−1 dopo 1000 cicli, anche con una corrente elevata di 5 A g−1.