この論文では、王 Bo教授のチームが一連のハードカーボンを準備しました。材料炭素源としてキトサンを使用して調整可能な構造を備えたカーボンナノ粒子を開発し、ハードカーボン構造の進化とナトリウム貯蔵特性の関係を分析しました。
硬質炭素サンプル (CHC-T) は、異なる焼結温度で一段階炭化法によって調製されました。CHC-Tの微細構造は以下の通りです。
サンプルは、ハードカーボンの典型的なアモルファス構造特性を示しました。温度の上昇とともに、サンプルの秩序度は明らかに向上し、より多くの炭素層が形成され、炭素層の間隔は温度の上昇とともに減少します。
図に示すように、XRDすべてのハード カーボン サンプルの画像には、それぞれ (002) 結晶面と (100) 結晶面を表す 2 つの非晶質ピークが示されています。ハード カーボンの内部微細構造をよりよく区別するために、(002) ピークをコンター フィットし、ハード カーボンの内部構造を次のように分割しました。 高度に非晶質な構造 (d>炭素層の間隔の大きさに応じて、擬グラファイト構造（0.36nmフィッティング結果から、温度の上昇に伴って、高度に非晶質な構造が徐々に擬似グラファイト構造およびグラファイト状構造に変化することがわかります。さらに、ラマンスペクトルの ID/IG 値は、温度の上昇に伴ってサンプルの黒鉛化度が増加することも示しています。
電気化学データは、炭化温度の上昇とともに CHC-T の容量が最初に増加し、次に減少することを示しています。低電圧領域 (0.1V 未満) のプラットフォーム容量は、全体の容量傾向と一致しています。"インターカレーション"このメカニズムは、ハードカーボンナトリウムの貯蔵性能に最も大きな影響を与えます。温度が上昇すると、サンプル内の擬似グラファイト構造が徐々に増加し、ナトリウムイオンのより効果的な貯蔵場所が提供されるため、容量が増加します。炭化温度を継続的に上昇させると、ハードカーボンの黒鉛化度はさらに向上し、黒鉛状の構造が現れますが、ナトリウムイオンが黒鉛状の構造に入ることができないため、構造 間隔が狭いと、高温のハードカーボンサンプルはナトリウムを貯蔵する能力を失い、容量が減少します。CHC-1300 は最高の性能を示し、電流密度 0.5 A g-1 で 317.4 mAh g-1 の容量を提供し、5 A の大電流でも 1000 サイクル後も 238.9 mAh g-1 の容量を維持します。 g−1．