中國粉體網(wǎng)訊  不同植物碳化后得到植物炭的電化學(xué)性能有較大差別，即使同一種植物在碳化處理過程中的條件有一些不同，顯示出的電化學(xué)性能也有較大差異。

植物炭負(fù)極材料主要來源于各種植物生物質(zhì)，如植物枝葉（如羅漢果葉、梧桐葉）、農(nóng)作物廢棄物（如秸稈、果殼、麥稈）、竹材等。這些生物質(zhì)材料具有低成本、可再生和可持續(xù)性的特點，是制備碳材料的理想原料。

植物炭負(fù)極材料的制備方法

植物炭負(fù)極材料的制備方法多種多樣，但一般包括以下幾個關(guān)鍵步驟：

①原料預(yù)處理：對植物生物質(zhì)進(jìn)行水洗除雜、干燥、粉碎等處理，以去除雜質(zhì)并制備成適合后續(xù)處理的原料碎渣。

②碳化處理：將預(yù)處理后的原料碎渣在高溫下進(jìn)行碳化處理，使其轉(zhuǎn)化為碳材料。碳化溫度、時間等條件會影響碳材料的結(jié)構(gòu)和性能。

③活化處理：為了進(jìn)一步提高碳材料的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)，常采用物理或化學(xué)活化方法進(jìn)行處理。例如，使用KOH等活化劑在高溫下對碳材料進(jìn)行活化處理。

④洗滌與干燥：對活化后的碳材料進(jìn)行洗滌以去除可溶性雜質(zhì)和剩余的活化劑，然后干燥得到最終的植物炭負(fù)極材料。

植物炭負(fù)極材料的性能特點

高比表面積：經(jīng)過活化處理的植物炭負(fù)極材料通常具有較大的比表面積，有利于電解液的滲透和離子的傳輸。

豐富的孔隙結(jié)構(gòu)：植物炭負(fù)極材料內(nèi)部存在豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，這些孔隙為電解液的存儲和離子的擴(kuò)散提供了空間。

良好的導(dǎo)電性：植物炭負(fù)極材料通常具有良好的導(dǎo)電性，有利于電子的傳輸和電池性能的提升。

低成本和可持續(xù)性：由于植物生物質(zhì)來源廣泛且可再生，因此植物炭負(fù)極材料具有低成本和可持續(xù)性的優(yōu)勢。

植物炭負(fù)極材料的應(yīng)用

超級電容器：植物炭負(fù)極材料可以作為超級電容器的負(fù)極材料，與正極材料組裝成超級電容器后，能夠高效存儲和釋放能量。

鋰離子電池：植物炭負(fù)極材料也可以作為鋰離子電池的負(fù)極材料，其高比表面積和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)有利于提高鋰離子電池的能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性。

沈陽工業(yè)大學(xué)的史發(fā)年教授研究了柚子皮作為植物炭的前驅(qū)體，經(jīng)過不同溫度碳化后，作為鋰離子電池負(fù)極材料研究了比容量、倍率性能、循環(huán)伏安和阻抗等電化學(xué)性能，比較了三種不同處理條件下植物炭的組成、形貌與性質(zhì)，為提高植物炭的電化學(xué)性能提供了一種有益的思路與對策。另外，通過金屬配合物熱分解技術(shù)獲得炭復(fù)合的金屬氧化物材料，顯示非常高的比容量和充放電循環(huán)穩(wěn)定性。

2024年10月29-31日在上海跨國采購會展中心，由北京粉體技術(shù)協(xié)會與柏德英思展覽(上海)有限公司聯(lián)合主辦2024硅基負(fù)極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)研討會暨第三屆先進(jìn)負(fù)極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇。屆時來自沈陽工業(yè)大學(xué)的史發(fā)年教授將作題為《植物炭負(fù)極材料與氧化物復(fù)合負(fù)極材料研究進(jìn)展》的報告。報告主講人將介紹一種提高植物炭的電化學(xué)性能的思路與對策，以及通過金屬配合物熱分解技術(shù)獲得炭復(fù)合的具有高比容量和充放電循環(huán)穩(wěn)定性的金屬氧化物材料。   

專家簡介：

史發(fā)年，博士，沈陽工業(yè)大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。中國能源學(xué)會能源與環(huán)境專業(yè)委員會委員，中國化工學(xué)會無機(jī)酸堿鹽專業(yè)委員會智庫專家委員，中國化學(xué)會高級會員。主要研究方向包括：金屬配合物材料設(shè)計與結(jié)構(gòu)優(yōu)化、復(fù)合材料、稀土功能材料、鋰離子電池正負(fù)極材料等的設(shè)計與改性。共發(fā)表學(xué)術(shù)論文180余篇，其中有8篇論文進(jìn)入ESI 1%高被引。積極與多家企業(yè)合作參加各種產(chǎn)學(xué)研用活動。主持國家自然科學(xué)基金面上項目、遼寧省教育廳重點項目及橫向課題等。

參考來源：

張大偉.生物質(zhì)衍生炭作為鋰離子電池負(fù)極材料性能的研究

付宗營等.生物質(zhì)炭電極材料研發(fā)與應(yīng)用

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡）

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