摘要
随着便携式电子产品和电动汽车的广泛使用，能源短缺和相关环境问题日益受到重视。钠离子电池（SIB）作为锂离子电池（LIB）最具有前景的替代方案之一，具有资源丰富和低成本等优点，并且与锂离子电池工作原理相似。然而SIB的实际应用仍然受到电极材料尤其是负极材料短缺的限制。在众多负极材料中，酚醛树脂作为一种硬碳前体材料，具有结构稳定、充电电压低、在较低的工作电压下具有较大的可逆容量以及循环稳定性好等优点，是高性能SIB的优选材料。本文以酚醛树脂基硬碳材料为研究对象，开发具有优异性能的钠离子电池负极材料。具体研究结果如下： （1）选用酚醛树脂为实验主体，通过调整反应时间得到不同交联度的酚醛树脂纳米球。随后在纳米球表面包覆多孔氧化硅壳层，在碳化的过程中碳球逐渐收缩，由于氧化硅层硬模板的物理阻隔作用，部分碳会沉积进入氧化硅层的孔道中。最终除去氧化硅层，即得到具有不同空心结构的多孔酚醛树脂碳纳米球材料（RF-t）。RF-t表现出“蛋黄-蛋壳”型多级孔结构，并得到随着酚醛树脂交联度的升高，纳米球材料内部空心化加强的规律。RF-24h材料具有最高的比表面积，为752.6 m2 g-1，且其作为电极时，表现出良好的倍率性能和循环稳定性，在0.5 A g-1的电流密度下循环1000次，其可逆容量为177.3 mAh g-1，容量保持率为93.3%。 （2）以表面活性剂F108为软模板，间苯二酚和甲醛为前驱体，在一定条件下制备有序介孔酚醛树脂纳米球。为了增加孔道有序度，将得到酚醛树脂纳米球进行水热固化处理，碳化后得到了有序介孔碳纳米球（HMR-800）。除此之外，对有序介孔酚醛树脂纳米球进行多孔氧化硅包覆、碳化以及蚀刻氧化硅处理。最终得到较原酚醛树脂衍生碳球孔径扩大的碳纳米球材料（MRS-800）。MRS-800作为钠离子电池负极时，材料表现出良好的倍率和长循环性能，在0.5 A g-1的电流密度下循环1000次后，其可逆容量为179.2 mAh g-1，容量保持率为84.8%。
NETL