超高性能石墨负极材料：中空碳微球

石墨负极资料是现在锂电池最常用的负极资料，在锂离子电池充电的过程中，可与Li+反响生成LiC6的化合物，其理论比容量为372mAh/g，现在容量最高的石墨负极资料实践比容量为360mAh/g，现已挨近理论容量，而大多数石墨负极资料容量多为300mAh/g。

随着锂离子电池比能量的逐步进步，传统的石墨负极资料，如天然石墨、人工石墨，现已无法满意高比能锂离子电池的需求，因而很多高容量负极资料被陆续开发出来，当然石墨资料也没有束手待毙，多种改性技能被开发出来，其间最有用，也是最招引重视的当属“氮掺杂石墨技能”和“介孔碳技能”，这两种改性办法在大幅进步石墨资料比容量的基础上，并未降低资料的循环功能，因而具有杰出的使用远景。

近来北京理工大学的Xinyang Yue等人根据介孔碳技能开发了一种微孔-介孔中空碳微球锂离子电池负极资料，该资料的比外表积高达396m2/g，该资料不只具有高容量特性，并且具有杰出的循环功能，在2.5A/g的电流密度下，循环1000次依然坚持530mAh/g的比容量。该资料的倍率功能也十分让人震动，在60A/g的电流密度下(约为100C)，该资料比容量依然可达180mAh/g。

研讨中Xinyang Yue使用370nm硅微球作为模板，多巴胺作为碳源，PEO-PPO-PEO (P123)作为孔构成介质，在400℃下Ar维护焙烧3h，然后800℃下焙烧3h，最终使用20%的HF在中空碳微球的外表腐蚀出微孔，并除掉资料中的硅模板。最终通过清洗和真空枯燥后，就获得了微孔-介孔中空碳微球资料。

外表呈现出因为HF腐蚀所构成的微孔，TEM显微镜，则调查到了该资料的中空结构。电化学测试发现，该资料在0.5A/g的电流密度下，能够获得624mAh/g的电流密度，这要远高于石墨资料372mAh/g的理论比容量，额外的容量主要是由资料的缺点发生的。可是该资料的不可逆容量较高，达到了1081mAh/g，这主要是因为资料巨大的比外表使得在构成SEI膜的过程中电解液分化较多，消耗较多Li形成的。

尽管该资料的初次不可逆容量较高，可是该资料具有杰出的循环功能。该资料的初次放电容量为646mAh/g，循环50次容量下降到502mAh/g，可是随后比容量开端上升，循环400次容量为563mAh/g，循环1000次容量仍可达500mAh/g以上。

该资料体现最为亮眼的是倍率功能，在1 A/ g，2.5 A /g，5 A /g，10 A/ g，20 A /g，40 A/ g和60 A /g的电流密度下，该资料的比容量分别达到了495 mAh/g， 382 mAh/g，301.3 mAh/g，254.4 mAh/g，206.5 mAh/g，190.7 mAh/g和189.3 mAh/g，体现出了杰出的倍率功能，十分合适使用在高功率锂离子电池上。

现在该资料最大的问题是制备成本过高，振实密度偏低，难以商业化使用，而资料的初次不可逆容量过高的问题，能够通过负极补锂等技能进行处理。现在该办法还只是停留在实验室水平，还需求进一步研讨，降低成本，进步资料的功能。