Impact of hydrothermal pretreatment in acidic medium on the performance of biomass-derived carbons for sodium-ion electrochemical storage

Manyá, Joan J. (Universidad de Zaragoza) ; Alvira, D. (Universidad de Zaragoza) ; Antorán, D. (Universidad de Zaragoza)

Resumen: Hard carbons (HCs) have emerged as promising anode materials for sodium-ion batteries (SIBs) due to their ability to store sodium ions in surface functionalities, structural defects within the amorphous region, pseudographitic domains, and micropores. In this study, HCs weresynthesized from vine shoots (VS) and waste hemp hurd (WHH) using a two-step process involving HCl-assisted hydrothermal pretreatment followed by carbonization at 800 °C or 1 000 °C. The resulting HCs demonstrated remarkable electrochemical performance in sodiumion half-cells, achieving reversible specific capacities of up to 368 mAh g−1 at a current density of 0.1 A g−1. This excellent behavior is attributed to the appropriate physicochemical properties of the prepared HCs, particularly their hierarchical pore size distribution and tailored carbonaceous structure.

Los carbones duros (HCs) han surgido como materiales prometedores para su uso como ánodos en baterías de iones de sodio (SIBs). Esto es debido a la capacidad de los HCs para almacenar iones de sodio en grupos funcionales en superficie, defectos estructurales dentro de la región amorfa, dominios pseudo-grafíticos y microporos. En este estudio, se sintetizaron HCs a partir de sarmientos de vid (VS) y residuos de cáñamo industrial (WHH) mediante un proceso en dos etapas que incluye un pretratamiento hidrotermal asistido con HCl seguido de una carbonización a 800 °C o 1000 °C. Los HCs obtenidos demostraron un notable desempeño electroquímico en semiceldas de iones de sodio, alcanzando capacidades específicas reversibles de hasta 368 mAh g−1 a una densidad de corriente de 0,1 A g−1. Este excelente comportamiento se atribuye a las propiedades fisicoquímicas de los HCs producidos, particularmente a su distribución de tamaños de poro jerarquizada y a su apropiada estructura carbonosa.

Idioma: Inglés

Año: 2025

Publicado en: Boletín del Grupo Español del Carbón 74 (2025), 11-17
ISSN: 2172-6094

Originalmente disponible en: Texto completo de la revista

Tipo y forma: Article (Published version)

Área (Departamento): Área Ingeniería Química (Dpto. Ing.Quím.Tecnol.Med.Amb.)