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Mild pretreatment synthesis of coal-based phosphorus-doped hard carbon with extended plateau capacity as anodes for sodium-ion batteries

碳纤维 阳极 热解 材料科学 化学工程 电化学 高原(数学) 化学 无机化学 冶金 复合材料 有机化学 电极 复合数 数学分析 数学 物理化学 工程类
作者
Wenjun Song,Yakun Tang,Jingmei Liu,Shengkun Xiao,Yue Zhang,Yang Gao,Chensong Yang,Lang Liü
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier]
卷期号:946: 169384-169384 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2023.169384
摘要

Hard carbon as one of the most promising anodes for sodium-ion batteries (SIBs) has received much attention in terms of its high low-voltage plateau capacity. Precursors play an important role in synthesizing hard carbon with low cost and high performance. It is interesting to convert industrial coal to hard carbon with a high yield for energy storage owing to environmental and energy concerns. However, some small molecular organics and inorganics impurities in coal seriously affect the properties of hard carbon by the direct pyrolysis method. Herein, coal-based phosphorus-doped hard carbon is synthesized through a mild pretreatment method of using NaNO3 and H3PO4. This mild pretreatment can not only purify the coal to obtain the high reversible capacity of 284.4 mAh g−1, but also achieve homogeneous phosphorus doping simultaneously. Interestingly, the low-voltage plateau capacity increases during continuous cycling, while the high-voltage sloping capacity does not change obviously, due to the enlargement of the interlayer spacing induced by continuous electrochemical activation of P-doped micron-sized hard carbon material could provide more Na+ intercalation sites. The proportion of plateau capacity of this coal-based hard carbon increases to 54.31% after 500 cycles at 100 mA g−1, which is 13% larger than that of unpretreated coal-based hard carbon.
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