·1756 工程科学学报，第43卷，第12期 a (b) 10%B-90%KL (c) 20%B-80%KL 20%B-80KL Onginal curve 30%B-70%KL 0GR-600 KI Fitting curve 505B-50%KL 1015-202530354045 121416182022242628303234 121416182022242628303234 2) 28l) 28l) (d) 30%B-70%KL (e) 40%B-60%KIL (① 50%B-50%KL 121416182022242628303234 121416182022242628303234 121416182022242628303234 28M) 2) 28M) 10 0.05 90(g) C4 (h) 80 0.00 C3 C5 (-w. -0.05 C5 C6 C6 1=4.50x-2.40(R2-0.98) -0.10 550 =66.43x-59.61(R2=0.93) 109B-0K1 -0.15 30B-T0 K 0 .C7 8%B-8m灶 0.20 1.6 1.82.0 2.2 1.6 1.8 2.0 2.2 100200300400500600700800 L/nm L/nm Temperature/C 图6Bio-HPC的表征结果切.(a-f)X射线衍射图谱及分峰拟合图：(gh)微品堆叠高度Le与坩埚焦冷强度的关系图：(i)KL-Raw和Bio-HPC的 热失重速率曲线图 Fig.6 Characterization results of Bio-HPCH47:(a-f)XRD pattems and peak-fitting curves;(g-h)relationship between structural parameters and the cold strength of crucible coke;(i)DTG curves of KL-Raw and Bio-HPC 石墨化程度.该比值越小，材料的石墨化度越高 文献中的堆叠的还原氧化石墨稀(S-RGO)、N掺 结果表明，通过电解温度、时间和压力的优化过 杂碳纳米纤维薄膜(NCNTF)、普通的石墨以及重 程，促使无定形碳转化为石墨化度的炭材，得到 构的类石墨碳(RGC)的电化学性能的比较情况 EG7在950℃，2.6V下处理6h后具有最佳的结晶 研究发现，EG7具有优异的循环稳定性及倍率性 度和石墨化性能，石墨化程度接近49%. 能、快速的动力学，相对于其他炭质材料表现出更 如图9所示，采用EG7作为负极材料构建了 高的放电容量，充分证明了HP℃作为锂离子电池 锂离子半电池，通过循环伏安测试、恒流充放电测 负极材料的巨大应用前景.该研究成果通过高温 试和电化学阻抗测试等一系列电化学测试方法研 电化学熔盐转化方法将HP℃一步转化为石墨化度 究了其电化学性能.图9(e)所示为EG7电极的电 较高的石墨炭质材料，比之前石墨化方式具有显 化学阻抗谱的测试结果，横坐标为实部阻抗，用Z 著的优越性，实现了HP℃的清洁高附加值利用，为 表示，纵坐标为虚部阻抗，用Z”表示.在100kHz~ 劣质碳资源的有效利用提供广阔前景，突破了传 1Hz频率范围内，对未循环和循环150圈后的电 统石墨因其有限的比容量无法满足高性能锂离子 池进行了交流阻抗测试.在等效电路中，R。是电解 电池需要的技术瓶颈 质阻抗，Z是Warburg阻抗，R.是电荷转移电阻， 4结论 C是电极和电解质之间的恒定相电容，R。和C。 是由SEI薄膜分别在电极上形成产生的电阻和电 本文通过归纳总结HPC在4个方面的清洁高 容引起的图9()所示为本研究所得的EG7与 值化应用，对目前HPC在中国的应用现状进行了石墨化程度. 该比值越小，材料的石墨化度越高. 结果表明，通过电解温度、时间和压力的优化过 程，促使无定形碳转化为石墨化度的炭材，得到 EG7 在 950 ℃，2.6 V 下处理 6 h 后具有最佳的结晶 度和石墨化性能，石墨化程度接近 49%. 如图 9 所示，采用 EG7 作为负极材料构建了 锂离子半电池，通过循环伏安测试、恒流充放电测 试和电化学阻抗测试等一系列电化学测试方法研 究了其电化学性能. 图 9（e）所示为 EG7 电极的电 化学阻抗谱的测试结果，横坐标为实部阻抗，用 Z’ 表示，纵坐标为虚部阻抗，用 Z”表示. 在 100 kHz～ 1 Hz 频率范围内，对未循环和循环 150 圈后的电 池进行了交流阻抗测试. 在等效电路中，Rs 是电解 质阻抗，Zw 是 Warburg 阻抗，Rct 是电荷转移电阻， Cdl 是电极和电解质之间的恒定相电容，Re 和 Ce 是由 SEI 薄膜分别在电极上形成产生的电阻和电 容引起的[48] . 图 9（f）所示为本研究所得的 EG7 与 文献中的堆叠的还原氧化石墨烯（S-RGO）、N 掺 杂碳纳米纤维薄膜（NCNTF）、普通的石墨以及重 构的类石墨碳（RGC）的电化学性能的比较情况. 研究发现，EG7 具有优异的循环稳定性及倍率性 能、快速的动力学，相对于其他炭质材料表现出更 高的放电容量，充分证明了 HPC 作为锂离子电池 负极材料的巨大应用前景. 该研究成果通过高温 电化学熔盐转化方法将 HPC 一步转化为石墨化度 较高的石墨炭质材料，比之前石墨化方式具有显 著的优越性，实现了 HPC 的清洁高附加值利用，为 劣质碳资源的有效利用提供广阔前景，突破了传 统石墨因其有限的比容量无法满足高性能锂离子 电池需要的技术瓶颈. 4    结论 本文通过归纳总结 HPC 在 4 个方面的清洁高 值化应用，对目前 HPC 在中国的应用现状进行了 KL-Raw 002 (a) 10%B−90% KL 20%B−80% KL 30%B−70% KL 40%B−60% KL 50%B−50% KL Intensity 2θ/(°) 10 15 20 25 30 35 40 45 (d) 30%B−70% KL Intensity 2θ/(°) 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 (g) Drum strength/ % 90 80 70 60 50 40 1.6 1.8 2.0 2.2 LC/nm C4 C3 C5 C6 y=66.43x−59.61(R2 =0.93) C7 10%B−90% KL Intensity (e) 40%B−60% KL Intensity 2θ/(°) 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 2θ/(°) 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 (h) 1.6 1.8 2.0 2.2 LC/nm C4 C3 C5 C6 y=4.50x−2.40(R2 =0.98) C7 10 8 6 4 2 Compressive strength/MPa Original curve 002 peak γ Peak Fitting curve (b) (f) 50%B−50% KL Intensity 2θ/(°) 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 20%B−80% KL Intensity 2θ/(°) 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 (c) (i) 0.05 0.00 −0.05 −0.10 −0.15 −0.20 (d w/dt)/( %·min−1) 100 200 300 400 500 600 700 800 Temperature/℃ Softening inderval KL-Raw 10%B−90% KL 20%B−80% KL 30%B−70% KL 40%B−60% KL 50%B−50% KL 图 6    Bio-HPC 的表征结果[47] . （a~f）X 射线衍射图谱及分峰拟合图；（g~h）微晶堆叠高度 Lc 与坩埚焦冷强度的关系图；（i）KL-Raw 和 Bio-HPC 的 热失重速率曲线图 Fig.6    Characterization results of Bio-HPC[47] : (a−f) XRD patterns and peak-fitting curves; (g−h) relationship between structural parameters and the cold strength of crucible coke; (i) DTG curves of KL-Raw and Bio-HPC · 1756 · 工程科学学报，第 43 卷，第 12 期