本發(fā)明涉及一種硼摻雜碳材料的制備方法，特別涉及一種硼摻雜多孔碳球的合成方法。

背景技術(shù)：

在各種電化學(xué)能量儲存裝置或設(shè)備中，鋰離子電池由于其較高的能量密度及長循環(huán)壽命，在手機(jī)及電動汽車領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，面對日益增長技術(shù)需求，下一代高性能鋰離子電池要求具有更高的倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性，特別是對負(fù)極材料的要求。目前商用的負(fù)極材料為石墨，其較低的理論容量(372mahg^-1)及倍率性能是現(xiàn)在目前鋰離子電池性能的關(guān)鍵。因此，國內(nèi)外研究學(xué)者提出了各種具有高鋰離子儲存容量的負(fù)極替代材料，如sn，sno2,si,zno及各種過渡金屬氧化物。然而，上述材料在電化學(xué)嵌鋰脫鋰過程均存在體積變化嚴(yán)重、電極材料與電解液副反應(yīng)嚴(yán)重以及電極材料化學(xué)穩(wěn)定性差等問題，從而限制了鋰離子負(fù)極材料的倍率性能及循環(huán)壽命。

相比較而言，碳基材料，特別是多孔碳材料，具有高化學(xué)穩(wěn)定性及豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，作為鋰離子電池負(fù)極材料，能夠利用其豐富的孔隙結(jié)構(gòu)及大的比表面積對鋰離子進(jìn)行吸附儲存，從而相比于石墨具有大大提高的鋰離子儲存容量。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，對碳基材料進(jìn)行雜原子摻雜(如氮摻雜、硼摻雜)可進(jìn)一步提高鋰離子負(fù)極材料的容量、倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性。其中，硼元素?fù)诫s一方面可增強(qiáng)碳材料內(nèi)部鋰離子儲存的吸附位點，從而提高鋰離子儲存容量；另一方面可在碳骨架結(jié)構(gòu)能引入高化學(xué)穩(wěn)定性的bc3、bc2o以及bco2等含硼結(jié)構(gòu)單元，從而大大提高碳材料在電化學(xué)反應(yīng)中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，特別是在大電流密度下的循環(huán)穩(wěn)定性。

現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于硼摻雜多孔碳材料或硼摻雜石墨烯材料的制備方法包括化學(xué)氣相沉積法、硼源后處理方法以及硼源與碳源共水熱合成法。目前硼摻雜碳基材料的制備方法均存在原料成本高，制備工藝耗時、繁瑣且難以規(guī)模化批量生產(chǎn)以及硼摻雜含量低(<4-wt％)等問題。為彌補(bǔ)上述提及制備方法的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種 工藝簡單、可實現(xiàn)原位硼元素?fù)诫s且具有規(guī)?；糯笊a(chǎn)潛力的硼摻雜多孔碳球的制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供的硼摻雜多孔碳球制備方法是為了解決目前硼摻雜碳材料了技術(shù)存在的高成本、硼摻雜量低以及難以規(guī)?；a(chǎn)的問題，以硼酸、糖類、硅基造孔劑為硼源、碳源及孔隙模板通過噴霧干燥工藝輔助的自組裝過程，得到硼摻雜多孔碳球。

本發(fā)明的制備機(jī)理及關(guān)鍵構(gòu)思在于：利用硼酸中羥基和糖類中羥基間的自組裝作用，形成硼摻雜碳的前驅(qū)體溶液；為創(chuàng)造孔隙，在上述前驅(qū)體溶液中加入能夠與硼酸及糖類物質(zhì)形成良好絡(luò)合作用的硅基造孔劑；以上前驅(qū)體溶液經(jīng)過(氣溶膠輔助)噴霧干燥過程形成多分散的納米球體，與此同時，硼源、碳源及造孔劑形成的氣溶膠液滴發(fā)生溶劑蒸發(fā)引導(dǎo)的自組裝反應(yīng)及初步縮聚反應(yīng)形成固體球體；再經(jīng)過高溫?zé)峤膺^程及孔模板去除過程得到硼元素原位、高含量摻雜的多孔碳球。從上述描述可知，本發(fā)明的得到的硼摻雜多孔碳球可實現(xiàn)多方面結(jié)構(gòu)性能的調(diào)控和優(yōu)化，包括外部形貌(可實現(xiàn)多分散納米球體的連續(xù)制備)、孔隙結(jié)構(gòu)(可通過孔模板的選擇及比例調(diào)控實現(xiàn))、硼摻雜量(可通過前驅(qū)體溶液中硼酸的比例調(diào)控實現(xiàn))。此外，低成本的原料選擇及簡單連續(xù)的生產(chǎn)工藝使本發(fā)明得到的硼摻雜多孔碳球在鋰離子電池負(fù)極材料中具有重要應(yīng)用潛力。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：

提供一種硼摻雜多孔碳球的制備方法，包括以下步驟：

(1)將糖類碳源與硼酸(硼源)溶于水中以一定比例混合、攪拌為透明溶液；

(2)將硅基造孔劑加入步驟(1)中溶液中攪拌形成硼摻雜多孔碳球前驅(qū)體溶液；

(3)步驟(2)所得的前驅(qū)體溶液經(jīng)過(氣溶膠輔助)噴霧干燥過程，前驅(qū)體溶液在噴霧及熱處理過程中發(fā)生羥基引導(dǎo)自組裝及縮聚過程得到固態(tài)硼摻雜碳球前驅(qū)體顆粒；

(4)步驟(3)所得固體顆粒在惰性氣氛中加熱至600～1000℃，得到孔隙模板sio2嵌入摻硼碳球的混合物；

(5)去除步驟(4)所得混合物中的硅基造孔劑，得到硼摻雜多孔碳球。

優(yōu)選的，所述糖類碳源選自葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、殼聚糖和可溶性淀粉中的一種或幾種，硼酸與糖類的質(zhì)量比為0.1:100～1:1。

優(yōu)選的，所述硅基造孔劑選自四乙基正硅酸乙酯(teos)、納米二氧化硅(sio2) 和水玻璃中的一種或幾種，硅基造孔劑與糖類的質(zhì)量比為5:1～1:10。

優(yōu)選的，所述噴霧干燥過程的加熱溫度為300～600℃。

優(yōu)選的，所述噴霧干燥過程中的氣溶膠為液滴攜帶氣體，所述氣體為氮氣或氬氣中的一種或多種，氣體流速為0～50l/min。

優(yōu)選的，步驟4)中的惰性氣氛為氮氣和氬氣中的一種或兩種。

優(yōu)選的，所述高溫?zé)峤獾募訜釡囟葹?00～1000℃，加熱速率為0.5℃～15℃/min，保溫時間為0～6h。

優(yōu)選的，所述硅基造孔劑的去除采用氫氟酸或氫氧化鈉洗滌方式，洗滌液為1％～10％氫氟酸溶液或0.5mol/l～5mol/l氫氧化鈉中的一種或幾種，洗滌溫度為25～60℃，洗滌方式包括離心及抽濾。

優(yōu)選的，步驟5)中干燥過程的溫度為50～120℃。

另一方面，本發(fā)明還涉及一種采用上述制備方法所制備的硼摻雜的多孔碳球。

本發(fā)明的顯著優(yōu)勢表現(xiàn)為：

(1)本發(fā)明以低成本硼酸和糖類為硼源和碳源，相比于現(xiàn)有硼摻雜碳材料制備方法采用的昂貴原料如硼氫化鈉、氯化硼等，具有顯著經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢；

(2)本發(fā)明提供發(fā)明方法采用(氣溶膠輔助)噴霧干燥處理方法，工藝簡單，可實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，具有顯著的工業(yè)應(yīng)用優(yōu)勢；

(3)本發(fā)明提供的硼摻雜多孔碳球由分子前驅(qū)體自組裝反應(yīng)獲得，通過前驅(qū)體溶液中碳源、硼源及造孔劑比例的調(diào)節(jié)可實現(xiàn)硼摻雜量和孔隙結(jié)構(gòu)的調(diào)控，從而獲得面對不同應(yīng)用需求的硼摻雜多孔碳球；

(4)本發(fā)明方法制備的硼摻雜多孔碳球具有比表面積大、可原位摻硼、硼摻雜量高、結(jié)構(gòu)可控以及碳結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高等優(yōu)點，將在鋰離子電池領(lǐng)域有重要應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1(a)為實施例1所得硼摻雜多孔碳球的sem圖片；

圖1(b)為實施例1所得硼摻雜多孔碳球的sem圖片；

圖1(c)為實施例1所得硼摻雜多孔碳球的tem圖片；

圖1(d)為實施例1所得硼摻雜多孔碳球中c元素分布圖；

圖1(e)為實施例1所得硼摻雜多孔碳球中b元素分布圖；

圖1(f)為實施例1所得硼摻雜多孔碳球中o元素分布圖；

圖2為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球和對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球的拉曼光譜圖；

圖3為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球和對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球的n2吸附等溫線。

圖4為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球和對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球在空氣氣氛下的失重曲線。

圖5為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球和對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球的x射線光電子能譜(xps)分峰曲線。

圖6為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球組成的鋰離子電池在0.2mvs^-1掃速下的循環(huán)伏安特性曲線。

圖7為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球組成的鋰離子電池在0.2ag^-1電流密度下的恒電流充放電曲線。

圖8為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球和對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球的倍率性能曲線。

圖9為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球和對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球的在0.2ag^-1電流密度下的循環(huán)穩(wěn)定性曲線。

圖10為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球和對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球的在大電流密度5ag^-1下的循環(huán)穩(wěn)定性曲線。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖與具體實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的優(yōu)點。

實施例1：

本實施例硼摻雜多孔碳球制備方法按下列步驟實現(xiàn)：稱取1.8g葡萄糖、1.24g硼酸溶于15ml去離子水中攪拌至完全溶解，依次加入4.2g四乙基正硅酸乙酯、2ml0.1mol/l鹽酸、15ml乙醇并攪拌1h形成前驅(qū)體溶液，然后前驅(qū)體溶液經(jīng)過氮氣攜帶進(jìn)入溫度為450℃的氣溶膠輔助噴霧干燥裝置中，控制攜帶氮氣流量為500ml/min，獲得的固體產(chǎn)物用管式爐在氮氣中按8℃/min的升溫速率升溫至900℃并保溫3h，得到的碳化產(chǎn)物用10％氫氟酸和去離子水反復(fù)離心洗滌3次，然后在80℃下干燥10h，得到本實施例下的硼摻雜多孔碳球。

對比實施例1：

為得到硼摻雜對碳材料結(jié)構(gòu)的影響，本發(fā)明提供了未摻雜硼的多孔碳球制備方法：稱取1.8g葡萄糖溶于15ml去離子水中攪拌至完全溶解，依次加入4.2g四乙基正硅酸乙酯、2ml0.1mol/l鹽酸、15ml乙醇并攪拌1h形成前驅(qū)體溶液，然后前驅(qū)體溶液經(jīng)過氮氣攜帶進(jìn)入溫度為450℃的氣溶膠輔助噴霧干燥裝置中，控制攜帶氮氣流量為500ml/min，獲得的固體產(chǎn)物用管式爐在氮氣中按8℃/min的升溫速率升溫至900℃并保溫3h，得到的碳化產(chǎn)物用10％氫氟酸和去離子水反復(fù)離心洗滌3次，然后在80℃下干燥10h，得到對比實施例1下的未摻雜多孔碳球。

實施例2：

稱取1.8g蔗糖、1.8g硼酸溶于15ml去離子水中攪拌至完全溶解，依次加入4.2g四乙基正硅酸乙酯、2ml0.1mol/l鹽酸、15ml乙醇并攪拌1h形成前驅(qū)體溶液，然后前驅(qū)體溶液經(jīng)過氮氣攜帶進(jìn)入溫度為450℃的氣溶膠輔助噴霧干燥裝置中，控制攜帶氮氣流量為500ml/min，獲得的固體產(chǎn)物用管式爐在氮氣中按8℃/min的升溫速率升溫至900℃并保溫3h，得到的碳化產(chǎn)物用10％氫氟酸和去離子水反復(fù)離心洗滌3次，然后在80℃下干燥10h，得到本實施例下的硼摻雜多孔碳球。xps分析表明該硼摻雜多孔碳球的硼含量為4.5％。

實施例3：

稱取1.8g可溶性淀粉、1.24g硼酸溶于15ml去離子水中攪拌至完全溶解，依次加入4.2g四乙基正硅酸乙酯、2ml0.1mol/l鹽酸、15ml乙醇并攪拌1h形成前驅(qū)體溶液，然后前驅(qū)體溶液經(jīng)過氮氣攜帶進(jìn)入溫度為450℃的氣溶膠輔助噴霧干燥裝置中，控制攜帶氮氣流量為500ml/min，獲得的固體產(chǎn)物用管式爐在氮氣中按8℃/min的升溫速率升溫至900℃并保溫3h，得到的碳化產(chǎn)物用10％氫氟酸和去離子水反復(fù)離心洗滌3次，然后在80℃下干燥10h，得到本實施例下的硼摻雜多孔碳球。xps分析表明該硼摻雜多孔碳球的硼含量為3.2％。

實施例4：

稱取1.8g葡萄糖、1.24g硼酸溶于15ml去離子水中攪拌至完全溶解，加入15g納米sio2溶液(溶劑為水，sio2納米顆粒尺寸為15～20nm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％)并攪拌1h 形成前驅(qū)體溶液，然后前驅(qū)體溶液經(jīng)過氮氣攜帶進(jìn)入溫度為450℃的氣溶膠輔助噴霧干燥裝置中，控制攜帶氮氣流量為500ml/min，獲得的固體產(chǎn)物用管式爐在氮氣中按8℃/min的升溫速率升溫至900℃并保溫3h，得到的碳化產(chǎn)物用10％氫氟酸和去離子水反復(fù)離心洗滌3次，然后在80℃下干燥10h，得到本實施例下的硼摻雜多孔碳球。xps分析表明該硼摻雜多孔碳球的硼含量為2.5％。

實施例5：

稱取1.8g麥芽糖、1.24g硼酸溶于15ml去離子水中攪拌至完全溶解，依次加入4.2g四乙基正硅酸乙酯、2ml0.1mol/l鹽酸、15ml乙醇并攪拌1h形成前驅(qū)體溶液，然后前驅(qū)體溶液經(jīng)過氮氣攜帶進(jìn)入溫度為450℃的氣溶膠輔助噴霧干燥裝置中，控制攜帶氮氣流量為500ml/min，獲得的固體產(chǎn)物用管式爐在氮氣中按2℃/min的升溫速率升溫至600℃并保溫3h，得到的碳化產(chǎn)物用10％氫氟酸和去離子水反復(fù)離心洗滌3次，然后在80℃下干燥10h，得到本實施例下的硼摻雜多孔碳球。xps分析表明該硼摻雜多孔碳球的硼含量為5.3％。

實施例6：

稱取1.8g可溶性淀粉、0.6g硼酸溶于15ml去離子水中攪拌至完全溶解，依次加入15g納米sio2溶液(溶劑為水，sio2納米顆粒尺寸為15～20nm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％)并攪拌1h形成前驅(qū)體溶液，然后前驅(qū)體溶液經(jīng)過氮氣攜帶進(jìn)入溫度為450℃的氣溶膠輔助噴霧干燥裝置中，控制攜帶氮氣流量為500ml/min，獲得的固體產(chǎn)物用管式爐在氮氣中按8℃/min的升溫速率升溫至1000℃并保溫3h，得到的碳化產(chǎn)物用5mol/l氫氧化鈉溶液和去子水反復(fù)離心洗滌3次，然后在80℃下干燥10h，得到本實施例下的硼摻雜多孔碳球。xps分析表明該硼摻雜多孔碳球的硼含量為0.8％。

實施例7：

稱取1.8g葡萄糖、1.24g硼酸溶于15ml去離子水中攪拌至完全溶解，依次加入4.2g四乙基正硅酸乙酯、2ml0.1mol/l鹽酸、15ml乙醇并攪拌1h形成前驅(qū)體溶液，然后前驅(qū)體溶液經(jīng)過氮氣攜帶進(jìn)入溫度為300℃的氣溶膠輔助噴霧干燥裝置中，控制攜帶氮氣流量為1l/min，獲得的固體產(chǎn)物用管式爐在氮氣中按5℃/min的升溫速率升溫至800℃并保溫3h，得到的碳化產(chǎn)物用10％氫氟酸和去離子水反復(fù)離心洗滌3次，然后在80℃下干 燥10h，得到本實施例下的硼摻雜多孔碳球。xps分析表明該硼摻雜多孔碳球的硼含量為3.6％。

實施例8：

稱取1.8g蔗糖、1.24g硼酸溶于15ml去離子水中攪拌至完全溶解，依次加入8.4g四乙基正硅酸乙酯、4ml0.1mol/l鹽酸、30ml乙醇并攪拌1h形成前驅(qū)體溶液，然后前驅(qū)體溶液經(jīng)過氮氣攜帶進(jìn)入溫度為450℃的氣溶膠輔助噴霧干燥裝置中，控制攜帶氮氣流量為500ml/min，獲得的固體產(chǎn)物用管式爐在氮氣中按8℃/min的升溫速率升溫至900℃并保溫3h，得到的碳化產(chǎn)物用10％氫氟酸和去離子水反復(fù)離心洗滌3次，然后在80℃下干燥10h，得到本實施例下的硼摻雜多孔碳球。xps分析表明該硼摻雜多孔碳球的硼含量為2.6％。

實施例9：

稱取1.8g葡萄糖、0.9g硼酸溶于15ml去離子水中攪拌至完全溶解，依次加入2.1g四乙基正硅酸乙酯、1ml0.1mol/l鹽酸、8ml乙醇并攪拌1h形成前驅(qū)體溶液，然后前驅(qū)體溶液經(jīng)過氮氣攜帶進(jìn)入溫度為450℃的氣溶膠輔助噴霧干燥裝置中，控制攜帶氮氣流量為500ml/min，獲得的固體產(chǎn)物用管式爐在氮氣中按5℃/min的升溫速率升溫至1000℃并保溫3h，得到的碳化產(chǎn)物用10％氫氟酸和去離子水反復(fù)離心洗滌3次，然后在80℃下干燥10h，得到本實施例下的硼摻雜多孔碳球。xps分析表明該硼摻雜多孔碳球的硼含量為2.3％。

實施例10：

稱取3.6g蔗糖、3.6g硼酸溶于30ml去離子水中攪拌至完全溶解，加入30g納米sio2溶液(溶劑為水，sio2納米顆粒尺寸為15～20nm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％)并攪拌1h形成前驅(qū)體溶液，然后前驅(qū)體溶液經(jīng)過氮氣攜帶進(jìn)入溫度為500℃的氣溶膠輔助噴霧干燥裝置中，控制攜帶氮氣流量為2ml/min，獲得的固體產(chǎn)物用管式爐在氮氣中按8℃/min的升溫速率升溫至900℃并保溫3h，得到的碳化產(chǎn)物用10％氫氟酸和去離子水反復(fù)離心洗滌3次，然后在80℃下干燥10h，得到本實施例下的硼摻雜多孔碳球。xps分析表明該硼摻雜多孔碳球的硼含量為3.8％。

效果實施例：

對實施例1得到的硼摻雜多孔碳球進(jìn)行結(jié)構(gòu)及性能分析：采用拉曼光譜、掃描電鏡、透射電鏡、熱重分析、低溫n2吸附、x射線光電子能譜法等手段對實施例1所得多孔石墨烯材料石墨化度、微觀形貌、孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)、碳結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及硼摻雜量進(jìn)行詳細(xì)表征。具體操作如下：

以實施例1所得硼摻雜多孔碳球為鋰離子電池負(fù)極材料，其性能測試方法為：以鋰片為對電極，硼摻雜多孔碳球為工作電極活性物質(zhì)，組裝cr2032紐扣電池測試其作為鋰離子電池負(fù)極材料性能。其中工作電極制備方法為：將硼摻雜多孔碳球、炭黑、和pvdf以7:1.5:1.5的質(zhì)量比溶于nmp并研磨成均一漿料，之后將漿料涂覆在銅箔上并在80℃下真空烘干12h得到工作電極極片。烘干的極片裁剪為圓形片狀并保持活性物質(zhì)密度為0.5～1mgcm^-2，與新鮮鋰片在手套箱內(nèi)組裝為紐扣電池，電解液為1mlipf6(溶劑為碳酸亞乙酯和碳酸二乙酯1:1)，whatman玻璃纖維膜為隔膜。測試電池在0.01～3.0vvs.li/li⁺電壓范圍內(nèi)的循環(huán)伏安特性曲線及恒電容恒電流充放電曲線。具體分析結(jié)果如下：

圖1(a)至(f)分別為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球掃描電鏡、透射電鏡及元素分布圖。掃描電鏡能夠看出硼摻雜多孔碳球包含大量50～400nm的球形顆粒，透射電鏡圖像能夠看出單個球體內(nèi)部分布均勻著大量微孔結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步分析可知這些孔隙尺寸在2nm左右。元素分布圖中能夠看出實施例1得到的硼摻雜多孔碳球內(nèi)c、b、o均勻分布，成功證明了硼元素的原位、均勻摻雜。

圖2為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球和對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球的拉曼光譜。能夠看出實施例1得到的硼摻雜多孔碳球相比于實施例1得到的未摻雜多孔碳球具有更強(qiáng)的g峰，證明了硼摻雜大大提高了碳材料的石墨化度。

圖3為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球和對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球的n2吸附等溫線。能夠看出實施例1得到的硼摻雜多孔碳球呈現(xiàn)分級孔結(jié)構(gòu)特征，而對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球為微孔型材料，說明硼摻雜拓寬了碳材料的孔隙范圍，分級孔隙結(jié)構(gòu)將有利于電化學(xué)擴(kuò)散及反應(yīng)過程。對吸附等溫線分析可知實施例1得到的硼摻雜多孔碳球比表面積1551m²g^-1，孔容為1.35cm²g^-1。

圖4為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球和對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球在空氣氣氛下的失重曲線，能夠明顯看出硼摻雜后失重溫度上移了近150℃，證明硼摻雜大大提高了碳材料的熱穩(wěn)定性。

圖5為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球和對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球的x 射線光電子能譜(xps)分峰曲線。能夠明顯看出對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球沒有硼元素信號，而實施例1得到的硼摻雜多孔碳球具有明顯的硼元素信號，而硼的存在狀態(tài)包括bc3和bc2o兩種結(jié)構(gòu)單元。xps元素含量分析表明實施例1得到的硼摻雜多孔碳球硼摻雜量可達(dá)4.25-wt％。

圖6為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球組成的鋰離子電池在0.2mvs^-1掃速下的循環(huán)伏安特性曲線，體現(xiàn)了典型碳材料的特征，首圈容量較大，經(jīng)過兩次循環(huán)后保持穩(wěn)定，這是因為sei層的形成。

圖7為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球組成的鋰離子電池在0.2ag^-1電流密度下的恒電流充放電曲線，與圖6中循環(huán)伏安曲線對應(yīng)，首圈容量較大，經(jīng)過兩次循環(huán)后保持穩(wěn)定，首圈放電容量可達(dá)1934mahg^-1，經(jīng)過50次循環(huán)后容量穩(wěn)定在1160mahg^-1，是商用石墨材料的3倍左右。

圖8為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球和對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球的倍率性能曲線，能夠看出，實施例1得到的硼摻雜多孔碳球較未摻雜多孔碳球表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能，在高電流密度10ag^-1仍有374mahg^-1的容量。

圖9為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球和對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球的在0.2ag^-1電流密度下的循環(huán)穩(wěn)定性曲線。180次循環(huán)期間，硼摻雜多孔碳球容量幾乎無衰減，仍保持1062mahg^-1。

圖10為實施例1得到的硼摻雜多孔碳球和對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球的在大電流密度5ag^-1下的循環(huán)穩(wěn)定性曲線。隨循環(huán)次數(shù)增強(qiáng)，硼摻雜多孔碳球鋰離子儲存容量呈現(xiàn)逐漸上升趨勢，這是由于多孔炭材料電化學(xué)反應(yīng)過程的活化作用，2000次循環(huán)后容量為502mahg^-1。相比而言，對比實施例1得到的未摻雜多孔碳球在循環(huán)到1000次電池短路。充分證明了硼摻雜后對增強(qiáng)碳結(jié)構(gòu)循環(huán)穩(wěn)定性的作用。

應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的實施例有較佳的實施性，且并非對本發(fā)明作任何形式的限制，任何熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容變更或修飾為等同的有效實施例，但凡未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改或等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。