木质素酚醛树脂基硬碳微结构形成与调控机制研究OA
将工业木质素氧化解聚成低分子木质素(相对分子质量为1000~500)后改性酚醛树脂,以其为原料通过两步热解法制备钠离子电池硬碳负极材料。系统探讨不同预炭化温度(400~800℃)对木质素酚醛树脂基硬碳微结构特征(碳微晶、孔隙和缺陷)及其储钠性能的影响规律。结果表明,随预炭化温度升高,炭化中间体sp^(2)碳的比例逐步增加,可实现对碳晶种尺寸和排列的精准调控。当预炭化温度为600℃时,炭化料中初步形成sp^(2)碳结构,有利于调控碳晶核的形成和生长,并在后续高温碳化阶段抑制碳微晶过度石墨化,同时保留有利于钠离子嵌入或脱出的较大层间距。经1300℃碳化得到的硬碳负极材料层间距为0.383 nm、超微孔(<0.7 nm)容积为0.059 cm^(3)/g。该材料作为钠离子电池负极展现出优异的电化学性能,在0.05 A/g下可逆容量达到350.62 mAh/g、首次库伦效率为71.20%。通过对预炭化工艺的精准调控,可实现木质素基硬碳材料微观结构的有效优化。得益于适宜层间距提供的扩散通道和超微孔结构贡献的吸附存储容量协同作用,该材料的储钠性能得到提升。
徐晨晨;周立敏;张高月;王傲;孙康;陈超;蒋剑春
中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,南京210042 南京林业大学家居与工业设计学院,南京210037中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,南京210042中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,南京210042中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,南京210042中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,南京210042中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,南京210042中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,南京210042 南京林业大学家居与工业设计学院,南京210037
化学化工
木质素酚醛树脂预炭化硬碳钠离子电池
《林业工程学报》 2026 (4)
P.223-233,11
国家重点研发计划(2023YFB4203703)。
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