Pre‐Oxidation‐Tuned Microstructures of Carbon Anodes Derived from Pitch for Enhancing Na Storage Performance

材料科学 碳化 微观结构 法拉第效率 阳极 碳纤维 化学工程 复合材料 纳米技术 电极 扫描电子显微镜 物理化学 复合数 工程类 化学
作者
Yaxiang Lu,Chenglong Zhao,Xingguo Qi,Yuruo Qi,Hong Li,Xuejie Huang,Liquan Chen,Yong‐Sheng Hu
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:8 (27) 被引量:290
标识
DOI:10.1002/aenm.201800108
摘要

Abstract Disordered carbons have captured extensive interest as anode materials for Na‐ion batteries (NIBs) due to the abundant resources, competitive specific capacity, and low cost. Here, a facile strategy of pre‐oxidation is successfully adopted to tune the microstructure of carbon anode to facilitate sodium storage. Pitch is selected as the low‐cost and high carbon yield precursor. An easy pre‐oxidation treatment in air can enable pitch to realize an effective structural conversion from ordered to disordered at further carbonization processes. Compared with the carbonized pristine pitch, the carbonized pre‐oxidation pitch increases the carbon yield from 54 to 67%, the sodium storage capacity from 94.0 to 300.6 mAh g −1 , and the initial Coulombic efficiency from 64.2 to 88.6%. Experiment results reveal that the introduction of oxygen based functional groups is the key to achieve the highly disordered structure, not only ensuring the cross‐linkage during low‐temperature pre‐oxidation process but also suppressing the carbon structure from melting and rearranging in the high‐temperature carbonization process. Most importantly, this facile pre‐oxidation strategy can also be extended to other carbon precursors to facilitate the low‐cost and high‐performance disordered carbon anodes for NIBs and beyond.
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