天然岩石沥青在锂离子电池中的创新应用：一种新型天然鳞片石墨负极涂层材料

本文推荐：该研究创新性地利用龙门山天然岩石沥青(LMRA)作为碳前驱体，通过真空浸渍和碳化工艺(500-1100°C)构建核壳结构碳包覆石墨负极(RA@NFG)。实验表明5wt%涂层量在1100°C处理的样品显著提升电化学性能：初始库仑效率(ICE)从88.75%增至89.69%，50次循环后容量保持率从86.56%提升至91.41%。该工作为高性能锂离子电池(LIBs)负极开发提供了新型可持续材料方案。

　　

亮点

• 首次将天然岩石沥青应用于锂离子电池负极涂层

• 构建具有优异电化学性能的核壳结构复合材料

• 碳化温度与涂层含量的协同优化机制

材料合成

采用真空浸渍技术将纯化后的龙门山岩石沥青(LMRA)与球形天然鳞片石墨(NFG)复合，通过精确控制碳化温度(500-1100°C)和沥青含量(3-11wt%)，制备出系列RA@NFG复合材料。

形貌分析

扫描电镜(SEM)显示：500°C时材料表面存在明显结构缺陷；700°C时碳层致密性改善；1100°C形成完整均匀的碳包覆层。透射电镜(TEM)证实最优样品具有20-50nm的均匀碳层，有效减少石墨边缘缺陷。

电化学性能

最优样品(5wt%，1100°C)展现卓越性能：

• •

  初始库仑效率(ICE)提升至89.69%

• •

  50次循环容量保持率达91.41%

• •

  电化学阻抗谱(EIS)显示电荷转移电阻降低35%

结构表征

X射线衍射(XRD)和拉曼光谱证实：

• 碳涂层有效抑制石墨层间化合物形成

• ID/IG比值降低表明缺陷密度减少

• 石墨晶体结构完整性得到保护

结论

本研究开创性地利用天然岩石沥青资源，开发出高性能锂离子电池负极材料。通过构建"石墨核-沥青碳壳"的独特结构，同步解决了天然石墨在充放电过程中的体积膨胀、SEI不稳定等关键问题，为新型储能材料开发提供了绿色解决方案。