Page 170 - 《精细化工》2022年第3期

第 39 卷第 3 期 精 细 化 工 Vol.39, No.3
2022 年 3 月 FINE CHEMICALS Mar. 2022

有机电化学与工业
MnS 掺杂多孔碳复合材料的制备及电化学性能

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兰大为 1,2 ，赵 悦 ，刘云颖 ，崔金龙 ，周晨亮 ，崔永福
（1. 内蒙古科技大学 化学与化工学院，内蒙古 包头 014010；2. 内蒙古工业大学 化工学院，内蒙古 呼
和浩特，010051；3. 贵州理工学院 交通工程学院，贵州 贵阳 550003）
摘要：将褐煤提取腐植酸后的剩余残渣作为碳源，以 MnSO 4 •H 2 O、(NH 4 ) 2 SO 4 和(NH 4 ) 2 S 2 O 8 为原料，采用水热
法制备了 MnS@C 复合材料。采用 XRD、拉曼光谱、XPS、N 2 吸附-脱附、SEM 和 TEM 对样品进行了表征。
将该复合材料应用于锂离子电池负极材料，对其电化学性能进行了测试。结果表明，MnS@C 复合材料的比表
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面积和孔容分别为 117.19 m /g 和 0.044 mL/g，在 0.1 A/g 电流密度下循环 200 次后，其放电比容量高达 830 mA·h/g，
且库仑效率稳定在 99%以上。在 0.2、0.4、0.8、1.0、1.2 和 1.6 A/g 电流密度下的放电比容量分别为 644、522、
427、399、373 和 348 mA·h/g，展现出良好的倍率性能。MnS@C 复合材料优异的电化学性能得益于碳基体的存
在，可以缓解 MnS 纳米粒子在嵌锂/脱锂过程中的体积膨胀。
关键词：褐煤；腐植酸；负极材料；MnS@C 复合材料；锂离子电池；有机电化学与工业
中图分类号：TB332；TM912 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 03-0592-06

Preparation and electrochemical properties of MnS
doped porous carbon composites

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LAN Dawei , ZHAO Yue , LIU Yunying , CUI Jinlong , ZHOU Chenliang , CUI Yongfu
（1. College of Chemical Engineering, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, Inner Mongolia,
China; 2. College of Chemical Engineering, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, Inner Mongolia,
China; 3. School of Transportation Engineering, Guizhou Institute of Technology, Guiyang 550003, Guizhou, China）
Abstract: The residual residue after extracting humic acid from lignite was used as carbon source to
prepare MnS@C composites with MnS nanoparticles and characterized by XRD，Raman, XPS, N 2 adsorption-
desorption, SEM and TEM. The electrochemical performance of the composites was tested by applying it to
the anode material of lithium ion battery. The results showed that the specific surface area and pore volume
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of MnS@C composites were 117.19 m /g and 0.044 mL/g, respectively. MnS@C composites had a specific
discharge capacity of 830 mA·h/g after 200 cycles at 0.1 A/g with a coulomb efficiency of maintaining
above 99%. Furthermore, MnS@C composites exhibited good rate performance. The specific discharge
capacities were 644, 522, 427, 399, 373 and 348 mA·h/g at 0.2, 0.4, 0.8, 1.0, 1.2 and 1.6 A/g, respectively.
The exceptional electrochemical performance of MnS@C composites was attributed to the existence of
carbon matrix, which could buffer the volume expansion of MnS nanoparticles in the process of
lithiation/delithiation.
Key words: lignite; humic acid; anode materials; MnS@C composites; lithium-ion batteries; electro-organic
chemistry and industry

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随着能源需求的不断增长，环境问题日益凸出， 转换率等特点引起了人们极大的关注 。而传统的
亟需开发出优异的电化学储能系统来储存可再生能 石墨负极材料已难以满足电动汽车及大功率便携式
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源 。锂离子电池因其稳定的循环性能、高效的能量 储能装置对高容量、高功率电池的需求 。因此，

收稿日期：2021-09-13; 定用日期：2021-11-11; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210927
基金项目：国家自然科学基金（51962027、21968022）；内蒙古自然科学基金（2020MS02024）
作者简介： 兰大为（1987—），男，讲师，E-mail：landa_wei831@163.com。联系人：赵 悦（1990—），女，讲师，E-mail：zhaoyue90@yeah.net；
崔永福（1981—），男，讲师，E-mail：65058207@ qq.com。