小型钠离子电池硬碳制备炉5kg:1排1列箱式气氛炉
小型钠离子电池硬碳制备炉是一种用于制备硬碳材料的设备。硬碳材料可以用作钠离子电池的负极材料,具有高比容量和良好的循环稳定性,因此在新型能源储存领域具有重要应用前景。
小型钠离子电池硬碳制备炉通常由炉体、加热系统、气体控制系统、真空系统等部分组成。硬碳的制备过程通常包括碳源料的预处理、炭化和活化等步骤,需要在高温下进行。
在操作时,先将碳源料放入炉体中,在控制好加热系统的温度和气氛条件下进行炭化反应。经过一定时间后,取出已制备好的硬碳材料,通过活化等进一步处理,最终得到所需的硬碳材料。
小型钠离子电池硬碳制备炉具有制备周期短、成本低廉、操作简便等优点,适合用于实验室规模的硬碳制备。该设备可以广泛应用于材料科学研究、电池材料开发等领域。
钠离子电池( SIB) 凭借其储量丰富、低成本的特点已经开始大规模应用,而硬碳材料凭借其理论容量高、循环倍率性能好、结构稳定等特点已经成为钠离子电池主要的负极材料。
钠离子电池硬碳是指难石墨化的碳,其碳层之间的间距较大,非常适合钠离子的脱嵌,硬碳根据碳源的不 同可以分为生物质碳( 如葡萄糖、棉花、果壳等) 、树脂碳( 如环氧树脂、酚醛树脂等) 、有机物聚合碳( 如 PVC、PVA 等) 、炭黑等。其中,生物质碳具有丰富的杂原子以及独特的微观结构,并且其较为环保, 非常适用于钠离子电池的负极材料。
生物质碳具有来源广泛、绿色可再生、低成本等特点,其来源于自然界中的动物、植物、微生物。由于生物的生长环境不同导致生物质碳材料具有丰富的结构,这就代表着其功能和表面性质的多样性。这种独特的结构优势使其可以广泛应用于储能领域。
生物质碳材料在微观结构上同样具有多样性,如球状、纤维状、管状、片状、网状等。不同的微观结构在比表面积、内部孔隙方面差异较大,因此合理的生物质碳材料的微观结构,可以促进钠离子电池中的离子传输和扩散,从而提高电池的电化学性能。
零维的碳球通常是由水热合成法合成的糖基碳球,其具有固定的结构和机械强度,不利于离子的传输和扩散,因此多孔和空心碳球开始引起人们的广泛关注。GADDAM 等人以椰子油为前驱体,通过火焰沉积法,得到碳纳米颗粒 CNP,然后用食人鱼溶液 ( H2 SO4和 H2O2按照 7:3比例混合) 处理后得到表面羧基化碳纳米颗粒( c - CNP) ,该颗粒为准球形结构,具有 40 ~ 50 nm 的粒度和56 m2/g 的比表面积 ( SSA) ,表面上的孔径并不明显,但是循环稳定性得到了明显改善。
通常使用的生物质碳材料的制备方法有直接碳化法、化学活化法、水热处理法等。
直接碳化法
直接碳化法是通过简单的热化学处理方法,将生物质前驱体在高温缺氧环境下进行热分解的一种制备方法。CHEN 等人以蚕沙为前驱体,通过直接碳化法在 1100 ℃的碳化温度碳化 2h,制备了多杂原子自掺杂分级多孔炭( HHPC -1100) ,该材料具有蜂窝状结构( 图 2a ~ b) ,在 20 mA/g 的电流密度下,HHPC-1100 拥有331.7mA·h /g 的比容量,循环 100 圈后,其仍然保持着 258.9mA·h /g 的高比容量。SUN 等人以柚子皮为前驱体,通过直接碳化法,在 800 ~ 1 200 ℃ 的环境下分别进行碳化,得到了同样具有蜂窝状结构的 SIB 负极材料 SP-T,在30 mA/g 的电流密度下,其理论比容量最高可达 43005 mA·h /g。RATH等人将甘蔗渣碾磨成粉末状,然后在950 ℃ 碳化 6 h,得到了负极材料 SB - 950。该材料具有片状结构,这使得离子扩散距离减小,从而可以促进钠离子的传输,因此展现出较为出色的循环性能。在 100 mA/g 的电流密度下,循环 300 圈后,SB - 950 的比容量仍保持在 220 mA·h /g。
化学活化法
化学活化法是将硬碳前驱体和化学试剂按照一 定比例进行混合,随后高温碳化得到具有特殊微观结构或元素掺杂的 SIB 负极材料的一种方法。通常情况下,化学活化法不需要较高的温度和较长的反应时间,然而所制备的碳材料却具有较大的孔径和高 SSA。在这个过程中,需要首先将生物质前驱体与活化剂( KOH、ZnCl2、NaOH、H2 SO4 等) 按照一定比例混合,然后在 300 ~ 950 ℃下同时进行碳化与活化。HONG 等人以柚子皮为前驱体,将其浸泡在 H3PO4 中 24 h 后,在 700 ℃下碳化 2 h 得到具有 3D 连通多孔结构的硬碳材料 。
原子掺杂是通过增强晶体结构中 Na+和-的固有转移特性,加速反应动力学最终实现高性能的 一种有效方式。对于生物质碳材料,原子掺杂可以增大生物质碳材料的比表面积,增加活性位点,还能增大碳材料的层间距和孔隙率,从而达到提高电化学性能的目的。常用的掺杂方法有单原子掺杂和原子共掺杂。
为了研究多种原子的掺杂能否达到单原子掺杂叠加的效果,科研人员进行了 一系列探索。MURUGANANTHAM等人以芒果皮为碳源、硫磺粉为硫源、C6H12N4为氮源,将其混合后在 350 ℃ 下预热,然后在 Ar 气流下在 800 ℃ 碳化 2 h 得到 N、S 共掺杂的芒果皮衍生碳 NS - MPC。
TIAN 等人以富含氮原子的椰壳为碳源,在 900 ℃下进行碳化得到氮掺杂多孔碳 N -BC,由于N -BC 具有丰富的纳米孔结构,红磷颗粒很容易吸附在其中,所以将红磷 与 N -BC 混合后在 450 ℃加热 3 h 得到 rP@ N- BC。
推荐内容
NEWS
洛阳高温箱式炉厂家供应商是高温加热炉、抗热震实验炉、实验室高温电炉、高温马弗炉、实验电炉、真空气氛炉、石墨化炉_高温电阻炉、高温升降电炉、工业电炉生产厂家
Copyright © 2020 洛阳高温箱式炉厂家供应商 豫备