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作者：赵赛丹;邢宝林;张亚超;郭晖;张传祥;曾会会;屈笑笑;程松;
单位：河南理工大学化学化工学院,河南省煤炭绿色转化重点实验室;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心;河南理工大学材料科学与工程学院;
摘要：煤系固废的高值化利用在推动绿色低碳发展和实现“双碳”目标中扮演着至关重要的角色。基于煤系固废资源粉煤灰和煤气化渣的富硅特性，分别以粉煤灰和煤气化渣为前驱体，通过熔盐辅助镁热还原工艺结合碳包覆策略和一步镁热还原工艺制备出具有“核壳结构”的粉煤灰基硅碳复合材料和具有“镶嵌结构”的煤气化渣基硅碳连生体复合材料。2种复合材料均具有较高的比表面积(215.7 m~2·g~(–1)和274.8 m~2·g~(–1))和丰富的层次孔结构(微孔和介孔协同分布)；粉煤灰基硅碳复合材料中碳组分占比28.1%(质量分数)，其丰富的sp~3结构缺陷和边缘缺陷能够增加锂离子的吸附活性位点；煤气化渣基硅碳连生体复合材料中碳组分占比36.9%，其较高含量的sp~2碳能够增强复合材料的结构稳定性且丰富的堆叠缺陷能够为锂离子提供传输路径。两种复合材料用作锂离子电池负极时在50 mA·g~(–1)电流密度下可逆容量分别为800 mA·h·g~(–1)和420 mA·h·g~(–1)，且在500 mA·g~(–1)电流密度下经300次循环后可逆容量仍可达348 mA·h·g~(–1)和334 mA·h·g~(–1)，展现出良好的倍率性能及循环稳定性，为煤系固废的高值化利用提供了新路径，有利于推动低成本、高性能储能材料的开发和应用。
关键词：煤系固废;粉煤灰;煤气化渣;硅/碳复合材料;锂离子电池;负极材料
基金资助：国家自然科学基金（52274261,52304284,52474290）; 河南省重点科技项目（252102231063）
