磷掺杂煤基碳纤维的制备及其储锂性能

以褐煤、煤系腐植酸和煤沥青为原料,聚丙烯腈为助纺剂,三苯基膦为掺杂剂,采用静电纺丝法制备出磷掺杂煤基碳纤维,重点研究磷原子掺杂对煤基碳纤维微观结构和表面特性的影响。研究表明,褐煤、煤系腐植酸和煤沥青经静电纺丝法可成功制备出具有良好柔性的磷掺杂煤基碳纤维。所制备的磷掺杂煤沥青基碳纤维P-CTP-CFs相互交织形成三维网状结构,其平均直径为144.0nm,比表面积为50.3m2/g,同时含有大量无定形碳和C—O、C=O、O—C=O、吡啶氮、吡咯氮、石墨氮及P—C/P—N、P—O、P=O等杂原子官能团。磷掺杂煤沥青基碳纤维P-CTP-CFs用作锂离子电池自支撑负极材料时具有优异的电化学性能,在20mA/g的电流密度下,可逆容量达到944.9mAh/g,在1000mA/g大电流密度下可逆容量仍有273.6mAh/g。且在100mA/g的电流密度下,经过100次循环后可逆容量保持率可达到86.2%,显示出良好的倍率性能和优异的循环稳定性,是一种较为理想的锂离子电池柔性负极材料。磷掺杂煤沥青基碳纤维优异的储锂特性与其特殊的三维网状结构、较大的比表面积和丰富的杂原子官能团密切相关。

李杰(1985—),男,山东枣庄人,总工程师,高级工程师。E-mail:Ljtm1985@163.com
邢宝林(1982—),男,湖北红安人,教授,博士生导师。E-mail:baolinxing@hpu.edu.cn

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李杰,孙明福,于继图,等.磷掺杂煤基碳纤维的制备及其储锂性能[J].洁净煤技术,2025,31(1):121−130.

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