煤沥青族组分衍生碳储钾性能研究

近年来,煤系沥青衍生碳材料因其结构可调和导电性高等特点,被广泛应用于钾离子电池负极材料。然而,煤沥青分子结构与组成复杂多样,不同沥青分子间的结构差异会影响沥青衍生碳材料的结构和电化学性能,精确控制碳材料微观结构颇具挑战,特别是煤沥青族组分与其衍生碳材料储钾性能间的构效关系仍不明晰。因此,迫切需要充分了解沥青的组成和结构特征,考察煤沥青原料组成对其衍生碳微观结构与储钾性能的影响。本研究采用溶剂分级萃取技术对煤沥青进行族组分分离,成功分离出甲苯可溶物(TS)、甲苯不溶-喹啉可溶物(TI-QS)和喹啉不溶物(QI)。TS在800℃时的衍生碳材料(TS-800)主要以插层储钾为主,受限于较少的存储位点和较低的碳层间距,其容量和循环稳定性均较差;TI-QS-800由于插层和吸附储钾共同作用,在低电流密度下容量相对较高(333mAhg−1),但在大电流下倍率性能明显降低;QI-800具有较大的层间距和无序度,有利于钾离子的快速迁移,大电流密度下的倍率性能最佳,循环性能相对更优。本文不仅为煤沥青基碳材料的设计和制备提供了新的思路,也为钾离子电池负极材料的开发提供了重要的实验数据和理论支持。

刘畅(1988—),男,辽宁锦州人,中级。E-mail:liuchang2596@163.com

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刘畅,杨云磊,王乐,等.煤沥青族组分衍生碳储钾性能研究[J].洁净煤技术,2025,31(2):137−146.

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