洁净煤中间是什么材料（洁净煤的好处） - 原点资讯

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洁净煤中间是什么材料,洁净煤的好处(1)

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本文综述了近年来MCMB用于锂离子电池负极材料以及其他储能材料的研究进展，着重论述了碳结构、表界面以及复合材料等微观结构设计对MCMB锂离子电池负极材料电化学性能的影响规律，对高性能锂离子电池负极材料的结构设计具有指导意义。

作者

杜俊涛1，聂毅1,2，吕家贺1,3，马江凯1,4，郏慧娜1，张敏鑫1，孙一凯1，郑双双1，白璐2

作者单位

1. 郑州中科新兴产业技术研究院(中国科学院过程工程研究所郑州分所)

2. 中国科学院过程工程研究所

3. 大连理工大学化工学院

4. 郑州大学化工学院

摘要

中间相炭微球(MCMB)具有良好锂离子扩散性、导电性和机械稳定性等优势，是目前应用广泛、综合性能优异的锂离子电池负极材料，但较低理论比容量是制约其发展的关键因素。为了获得性能优良的MCMB基锂离子电池负极材料，改性修饰和复合材料已然成为目前研发重点。笔者论述了碳结构、表界面和复合材料等微观结构设计对MCMB负极材料电化学性能的影响。从碳堆积结构类型、有序性、层间距以及球体粒径大小等方面，论述了碳结构微观设计对MCMB电化学性能的影响。发现具有乱层结构的MCMB在充放电过程中内部产生应力较小，且碳结构较稳定，具有优异循环稳定性；内部具有大量微孔或碳层间距较大的MCMB，在充放电过程中可提高锂离子在电极中的迁移速率，并提供更多的储锂空间，一般具有优良的充放电比容量和倍率性能；小粒径MCMB具有较短的锂离子迁移路径和随之增加的比表面积，通常具有较好倍率性能，伴随着可逆比容量和充放电效率的衰减。从表界面碳层改性、包覆和掺杂改性等方面，论述了表界面改性对MCMB电化学性能的影响。表面碳层修饰可增加MCMB与电解液的相容性及其比表面积，提高了与电解液的接触面积及贮锂容量，改善了锂离子电池负极材料的电化学性能；另外，MCMB表面包覆一层无定型碳，可避免其表面与电解液直接接触，减少电化学副反应的产生，提升其可逆比容量。从碳活性物质复合材料、非碳活性物质复合材料等方面，论述了复合材料微观结构设计对MCMB电化学性能的影响。碳活性物质可降低MCMB内部碳层结构的有序性，减少锂离子嵌入过程中的内部应力，提升MCMB循环稳定性。非碳活性物质诱导MCMB生成更加有序的碳层结构，提高MCMB的比表面积，从而改善MCMB表面与电解液分子的接触能力及其嵌锂性能，有利于提升MCMB负极材料可逆比容量、循环性能和倍率性能。MCMB具有高碳层间距和多缺陷位点等结构特征，有利于钠离子自由脱嵌，应用于钠离子电池时具有良好的可逆比容量、循环稳定性和倍率性能。MCMB的不规则定向层状结构经活化等处理具有较高比表面积，可应用于超级电容器电极材料。最后提出在高性能锂离子电池电极材料快速发展的需求下，从微观结构角度设计MCMB纳米复合材料将是MCMB负极材料的研究重点。

结语和展望

中间相炭微球(MCMB)作为一种优质的碳材料，被广泛应用于锂离子电池等储能领域。MCMB具有稳定的层状结构，可为锂离子的嵌入和脱出提供有利的定向通道，作为锂离子电池负极材料时表现出卓越的循环稳定性。但实际应用中MCMB也存在无法突破石墨材料低理论比容量的缺陷，难以满足日益增长的技术需求。

目前，MCMB负极材料的研究可归纳为两大主流方向：① 设计MCMB碳结构及表界面，以改善和优化电化学性能。通过物理和化学等方法，增加MCMB碳层间距、储锂活性位点和表界面电解液相容性等性能，以改善和优化MCMB充放电比容量、循环稳定性等电化学性能。② 设计和构建MCMB复合材料以提升电化学性能，是目前比较有效的途径。将纳米化负极活性物质与MCMB复合，可以改变复合材料的贮锂机制，通过结构设计充分发挥几种材料的协同作用，从而显著提升电极材料的电化学性能。这些方法虽然优化提升了MCMB的电化学性能，但在技术可靠性、工业化和经济效益方面均有待进一步深入研究和探讨。因此，在高性能锂离子电池电极材料快速发展的需求下，从微观结构角度设计MCMB纳米复合材料以提升电化学性能，将是MCMB锂离子电池负极材料的研究重点。

引文格式

杜俊涛，聂毅，吕家贺,等.中间相炭微球在锂离子电池负极材料的应用进展[J].洁净煤技术，2020，26(1):129-138.

DU Juntao,NIE Yi,LYU Jiahe,et al.Application progress on mesocarbon microbeads as anode materials for lithium ion batteries[J].Clean Coal Technology，2020，26(1):129-138.

END

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