화학 산화 통한 면화대 경질 탄소의 나트륨 저장 성능 향상

바이오매스 기반 경질 탄소(HC)는 무질서한 구조와 풍부한 미세 기공 덕분에 나트륨 이온 배터리의 유망한 음극 후보 물질입니다. 본 연구는 1300 °C에서 탄화된 면화대 기반 경질 탄소에 세 가지 화학적 산화 전략(NaClO, H2SO4, H2O2+NaOH)을 체계적으로 적용하여 그 영향을 탐구했습니다. NaClO 처리 샘플은 0.1 C에서 330.2 mAh g−1의 높은 방전 용량, 81.7%의 높은 초기 쿨롱 효율(ICE), 그리고 2 C에서 1000 사이클 후 81.9%의 용량 유지율(226.0에서 185.1 mAh g−1)을 달성하며 최적의 전기화학적 성능을 보였습니다. 이는 3차원 계층적 기공 네트워크 형성 및 최적의 산소 작용기 덕분입니다. H2SO4 처리 샘플은 구조적 밀집화로 인해 323.2 mAh g−1의 방전 용량, 75.3%의 ICE, 그리고 1000 사이클 후 77.1%의 용량 유지율(183.5에서 141.5 mAh g−1)을 나타냈습니다. H2O2+NaOH 처리 샘플은 269.8 mAh g−1의 용량과 74.2%의 ICE를 보였으며, 얇은 기공 벽과 풍부한 개방형 중간 기공으로 인한 독특한 활성화 거동을 나타냈습니다. 전반적으로 모든 처리된 샘플은 2 C에서 1000 사이클 후 320.3 mAh g−1의 방전 용량, 68.0%의 ICE, 그리고 90.4 mAh g−1의 용량 유지율을 보인 원시 경질 탄소보다 훨씬 우수한 성능을 나타냈습니다. 이 연구는 바이오매스 기반 경질 탄소의 표면 화학 및 기공 구조를 조절하여 나트륨 저장 성능을 향상시키는 효과적인 전략을 제시합니다.