【吉林户外景观竹材质】吉林大学张冬课题组：竹子衍生多孔碳作为锂/钠-硒电池正极材料

业绩介绍

近年来，随着对电动汽车和电网对高能密度电池的需求增加，传统锂离子电池(300 Wh kg-1)不能满足市场的发展，锂/钠-硒电池具有相对较好的电导率(10-3 S cm-1)和较高的理论比容量(675MA)

然而硒的利用率低，库仑效率低以及由于聚硒化物的溶解和循环过程中明显的体积变化（约180％）等问题严重影响了锂/钠-硒电池体系的商业化应用。如果可以有效缓解甚至解决这些问题，锂/钠-硒电池的电化学表现将会极大的提高。

本文，吉林大学张冬课题组在《Energy Technology》期刊发表名为“Porous Bamboo‐Derived Carbon as Selenium Host for Advanced Lithium/Sodium–Selenium Batteries”的论文，研究为了解决这些问题实现电化学反应过程中氧化还原反应的稳定性，利用竹子作为原材料，氢氧化钠作为活化造孔剂，制备出了具有高比表面积和孔体积的多孔碳材料（（PBC）），有效缓解了电化学反应过程中的硒的溶解以及体积膨胀等问题。Se / PBC电极在Li-Se电池在15 C和Na-Se电池在10 C时也具有出色的长期循环性能和倍率性能。优异的性能归因于PBC的特定3D结构和高电导率，这显着抑制了穿梭效应并增强了反应动力学。在此，不仅展示了竹子在储能系统中的巨大应用潜力，而且还提供了一种有效的方法和低成本策略来提高锂/钠-硒电池的性能。

图文导读

图1、Se n / PBC复合材料的实验制备过程示意图。

图2、a）XRD谱图和b）体Se，PBC和Se 50 / PBC的拉曼光谱。c）SEM图像，d）TEM图像，e）Se 50 / PBC 的高分辨率TEM图像。f）高角度环形暗场扫描透射电镜图像和g–i）Se 50 / PBC 的C，Se和O的相应元素映射。

图3、a）PBC和Se 50 / PBC的N 2吸附和解吸等温线，b）孔径分布（Horvath–Kawazoe和Barrett–Joyner–Halenda）。c）Se 50 / PBC的热重曲线。d）从Se 50 / PBC 获得的高分辨率Se 3d XPS光谱。

图4、a）在最初的三个循环中，Se 50 / PBC的CV 在0.1 mV s -1。B）放电充电曲线和c）的Se循环性能50以0.2C d的电流密度/ PBC）速率性能和e）硒的0.5℃的循环性能50 / PBC锂硒电池。

图5、a）在最初的三个循环中，Se 50 / PBC的CV 在0.1 mV s -1。B）放电充电曲线和c）的Se循环性能50以0.2C d的电流密度/ PBC）速率性能和e）硒的0.5℃的循环性能50 / PBC的Na-Se电池。

小结

综上所述，以多孔碳为基料，通过简单的方法，设计并合成了一种先进的锂/钠-硒电池正极复合材料。这种性能的改善归因于其独特的大比表面积和大孔径的三维PBC结构，不仅有利于Li+/Na+离子的传递，而且可以缓冲循环过程中体积的变化。这项工作为将竹子转化为有用的碳基材料提供了一种简便有效的方法，更重要的是，为开发锂/钠-硒电池用先进碳基材料提供了一种新的可持续和经济的方法。

文献：