中国石油大学《Carbon》：以废弃橄榄壳为原料制备硬碳材料，用于大容量钠离子电池负极

图1.（A-C）OSHC-1200 °C/1300 °C/1400 °C 的 SEM 图像、（d-f） TEM 图像和 （g） 示意图。

图2. (a) XRD patterns (b) calculated Lc and La values (c) Raman spectra (d) calculated ID/IG values (e) N2 adsorption-desorption isotherms and (f) pore size distribution of OSHC-1200 °C, OSHC-1300 °C and OSHC-1400 °C.

图3. (a) OSHC-1200 ℃、(b) OSHC-1300 ℃ 和 (c) OSHC-1400 ℃ 在 0.2 mV s-1 下的循环伏安曲线。(d) 充放电曲线；(e) 比容量；(f) 初始库仑效率；(g) 速率能力；(h) OSHC-1200℃、OSHC-1300℃ 和 OSHC-1400 ℃ 的循环性能。

图4. (a) OSHC-Air、(b) OSHC-Ar 和 (c) OSHC-Ar/H2 样品的 SEM 图像。(a) OSHC-Air、(b) OSHC-Ar 和 (c) OSHC-Ar/H2 样品的 TEM 图像。

图5：(a) XRD 图样；(b) 计算得出的 Lc 和 La 值；(c) 拉曼光谱；(d) 计算得出的 ID/IG 值；(e) OSHC- Air、OSHC-Ar 和 OSHC-Ar/H2 的 N2 吸附-解吸等温线和 (f) 孔径分布。(g) OSHC- Air、(h) OSHC-Ar 和 (i) OSHC-Ar/H2 的高分辨率 C 1s XPS 光谱。(j) OSHC- Air、(k) OSHC-Ar 和 (l) OSHC-Ar/H2 的高分辨率 O 1s XPS 光谱。

图6：(a) OSHC-Air、OSHC-Ar 和 OSHC Ar/H2 电极的充电/放电曲线和 (c) 速率能力。OSHC-Air 阳极在 (b) 50 mg-1 和 (d) 1000 mA g-1 条件下的循环性能。(e) OSHC 的预碳化策略示意图。(f) OSHC-Air 与其他已报道硬碳阳极的速率性能比较。

图7. (a) OSHC-Air//Na2Fe[Fe(CN)6] 钠离子全电池示意图。(b) (b) OSHC-Air 和 Na2Fe[Fe(CN)6]、(c) OSHC-Air//Na2Fe[Fe(CN)6] 钠离子全电池在 50 mA g-1 下的充放电曲线。(d) 50 mA g-1 下 OSHC-Air//Na2Fe[Fe(CN)6] 钠离子全电池的循环性能。

总之，利用农业废弃物橄榄壳制备了用于 SIB 的硬碳负极材料。通过调节碳化温度和预碳化工艺，调节了硬碳材料的孔隙结构和石墨化程度。基于 SEM、TEM、XRD、拉曼、BET 等表征测试和电化学性能研究的结果表明，橄榄壳衍生生物质硬碳材料的理想碳化温度为 1300 ℃，最合适的预碳化气氛为空气。在电流密度为50mA g-1 时，OSHC-空气电极可提供 320 mAh g-1 的高容量。在 1Ag-1 的高电流密度下，经过 1000 次循环后，可保留 87% 的容量。组装好的 Na2Fe[Fe(CN)6]）//OSHC-空气钠离子全电池的容量高达 216 mAh g-1。该研究报道了一种原料可得、制备工艺简单的生物质衍生硬碳材料，为提高硬碳材料的储钠性能提供了一种综合策略。

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119733