Waste biomass garlic stem-derived porous carbon materials as high-capacity and long-cycling anode for lithium/sodium-ion batteries

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作者
Gaoyang Shen,B. Li,Yongyi Xu,Xizhuo Chen,Swati Katiyar,Limin Zhu,Lingling Xie,Qing Han,Xuejing Qiu,Xianyong Wu,Xiaoyu Cao
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:653: 1588-1599 被引量:55
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.09.150
摘要

Carbon materials are promising anode materials for rechargeable lithium and sodium-ion batteries, due to their low cost, high capacity, and structural designability. In this work, we selected a waste biomass, garlic stem, as the carbon precursor, and we systematically investigated the effect of pyrolysis temperature and time on their battery performance. We find that 800 °C and 2 h are the best pyrolysis conditions, which leads to the optimal carbon material (800C-2H) with a large layer spacing, abundant defect sites, high surface area, and sufficient micro/meso-porous structures. Due to these favorable properties, this carbon anode exhibits an impressive performance for Lithium-ion batteries, with a very high capacity of 480 mAh g-1 and no significant capacity fading after 3000 cycles. Besides, this anode also shows promising performance for Sodium-ion batteries, where a good capacity of 151.9 mAh g-1 and reasonable cycling of 100 cycles are achievable. We also carried out in-situ X-ray diffraction and in-situ Raman spectroscopy experiments to understand the relationship between carbon microstructures and their Li-ion storage.
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