成果简介
二维多孔碳纳米片（PCNSs）因其石墨烯和多孔结构的协同特性而被认为是锂离子电池的理想阳极。本文，河南理工大学Chuanxiang Zhang团队等在《Carbon Energy》期刊发表名为“A facile ice-templating-induced puzzle coupled with carbonization strategy for kilogram-level production of porous carbon nanosheets as high-capacity anode for lithium-ion batteries”的论文，研究以天然丰富且具有生物相容性的腐植酸钠（SH）为前驱体，通过简便的冰诱导拼图法和碳化策略，制备出从实验室规模到公斤级的 PCNS。
这种由 SH 衍生的 PCNSs（SH-PCNSs）具有分层多孔结构，以中孔为主，具有比表面积（约 127.19 2 g-1）、孔体积（约 0.134 cm3 g-1）、片状形态（厚度约 2.18 nm）和含氮/氧官能团。由于这些优点，SH-PCNS 具有令人印象深刻的锂离子存储特性，包括高可逆容量（0.1 A g-1 时为 1011 mAh g-1）、出色的速率能力（5 A g-1 时为 465 mAh g-1）和卓越的循环稳定性（5 A g-1 时循环 1000 次后电容保持率为 76.8%）。值得注意的是，通过公斤级生产程序制备的 SH-PCNS 具有类似的电化学特性。此外，与 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 阴极耦合后，全电池在 0.2 A g-1 的条件下可提供 167 mAh g-1 的高容量，并表现出 128.8 Wh kg-1 的出色能量密度，这凸显了这种多孔碳纳米片的实用性以及可扩展加工方法的潜在商业机会。
图文导读
图1、SH-PCNSs的制备方案.
图2.形态特征
图3、形貌和微晶结构特征。
图4、微观结构特征。
图5、制备的 SH-PC、SH-PCNS-L 和 SH-PCNS-C 的电化学行为
图6、全电池分析和锂离子存储机制
小结
总之，我们利用生物相容性好的 SH，采用简便的冰雏形诱导拼图和碳化策略合成了公斤级的 SH-PCNSs 。这种 SH-PCNSs 具有分层微孔/介孔结构，具有二维片状形态和大量可利用的含氮/氧官能团。得益于这些优势，作为锂离子电池阳极的 SH-PCNS 显示出卓越的锂离子存储性能。具体来说，它在 0.1 A g-1 的条件下具有 1011 mAh g-1 的高可逆容量，在 2 A g-1 和 5 A g-1 的条件下分别具有 627 mAh g-1 和 465 mAh g-1 的出色速率能力，并且具有 1000 次循环的长期稳定性。值得注意的是，通过将 SH-PCNS-L 正极与 NCM111 负极耦合，可在锂离子全电池中实现显著的速率和循环性能以及高能量密度。由于所获得的 PCNS 数量丰富、价格低廉、可再生 SH、制备过程相对温和简单，以及令人印象深刻的锂离子存储特性，这项工作可为PCNS的产业化和商业化奠定基础。
文献：https://doi.org/10.1002/cey2.633
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