现代化工

现代化工 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (1) : 48-53. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2026.01.009

技术进展

生物质炭基锂离子电池负极材料制备与改性技术研究进展

王彩娟 ¹^,² ,
黄西妹 ¹ ,
郭勤 ¹^,²^,^* ,
张景梅 ¹^,² ,
刘泽华 ¹ ,
郑玉红 ¹ ,
董建华 ¹

作者信息 +

Research progress in preparation and modification strategies for biomass-derived carbon anode materials in lithium-ion batteries

Cai-juan WANG ¹^,² ,
Xi-mei HUANG ¹ ,
Qin GUO ¹^,²^,^* ,
Jing-mei ZHANG ¹^,² ,
Ze-hua LIU ¹ ,
Yu-hong ZHENG ¹ ,
Jian-hua DONG ¹

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摘要

总结了活化法、水热法和模板法在生物质炭基锂离子电池负极材料制备方面的优势与局限性。针对这3种技术的不足,进一步总结了原子掺杂、负载纳米材料以及高容量过渡金属原子复合对生物质炭材料的改性效果,综述了国内外在生物质炭复合材料领域的研究进展,为锂离子电池负极材料的深入研究和应用提供理论依据和技术参考。

Abstract

The advantages and limitations of activation,hydrothermal and template methods in the preparation of biomass-derived carbon anode for lithium ion batteries are systematically summarized.In view of the shortcomings of these three techniques,the modification effects of atomic doping,loaded nanomaterials and high-capacity transition metal element composites on biomass carbon materials are further summarized,and the research progresses at home and abroad in the field of biomass carbon composites are reviewed,which provide theoretical basis and technical references for in-depth research and application of anode materials for lithium-ion batteries.

Graphical abstract

关键词

锂离子电池 / 制备技术 / 负极材料 / 生物质炭材料

Key words

lithium-ion batteries / preparation technology / anode materials / biomass carbon materials

Author summay

王彩娟(1996-),女,硕士,讲师,研究方向为生物质炭材料、纳米材料,3127854504@qq.com。

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王彩娟,黄西妹,郭勤,张景梅,刘泽华,郑玉红,董建华. 生物质炭基锂离子电池负极材料制备与改性技术研究进展[J]. , 2026, 46(1): 48-53 DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2026.01.009

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人类文明发展历程中,化石能源的广泛消耗不仅推动了社会进步,还伴随着严重的环境污染问题。为了实现可持续发展的目标,开发可再生的绿色能源成为必然的选择^[1]。为了应对新型清洁能源(太阳能、风能等)随机性和间歇性特征,国家积极倡导发展储能技术。锂离子电池因体积小、重量轻、电容量高、安全性和寿命长而备受关注^[2]。石墨因高电导率、良好的循环稳定性、较低的锂离子插入电势等特性,已成为当前商用锂电池的主要材料。然而,商用石墨负极材料的理论容量仅为372 mAh/g(实际约为340 mAh/g),其层状结构对锂离子的扩散限制无法满足高容量需求^[3]。此外,硅基负极具有 4 200 mAh/g的高理论容量,充放电过程中体积剧烈膨胀(300%~400%),导致容量损失严重且负极易发生粉化^[4]。这些瓶颈问题需寻找一种成本低、来源广泛、容量高、耐用性好的新型高性能负极材料。

生物质作为一种可再生且源自植物的炭基材料,具备来源广泛、成本低、层间距较大、孔隙结构丰富等特性,符合可持续发展的战略需求,常用于储能系统负极材料。生物质通过高温煅烧的产物不仅富含官能团,还保留了天然的多孔或分层结构,显著提高了锂离子的传输效率^[5]。此外,自身含有的氮、磷、硼等原子,有助于生成衍生炭额外的活性位点^[6]。鉴于这些独特的结构和化学属性,生物质材料在储能领域表现出作为理想负极材料的巨大潜力。

本文中从锂离子电池负极的组成与性能要求、生物质炭负极材料的制备技术以及改性技术研究现状3个方面进行综述。最后,对生物质炭作为锂离子电池负极材料的注意事项进行了总结,期待未来在具有高能量密度、长循环寿命以及优异倍率性能的新型负极材料的研发与产业化进程取得突破性进展。

1 锂离子电池负极材料的组成与性能要求

1.1 负极材料的组成

目前,锂离子电池的负极材料主要包括炭基材料(如石墨类和非石墨类)和非炭基材料(如硅基、锡基、钛基等),实现了锂离子的可逆嵌入与脱嵌。在锂离子嵌入的过程中,其氧化还原电位应尽可能保持较低。特别是石墨的层状结构中的sp²杂化为锂离子的扩散提供了通道,首次库仑效率高达90%^[7]。此外,负极材料须具备良好的电子电导率和离子电导率,以降低界面阻抗并提升倍率性能。最后,负极材料必须展现出良好的循环稳定性,从而避免容量衰减和电池寿命的缩短。

1.2 负极材料的瓶颈

商业化应用的石墨负极可逆容量已接近理论极限,难以满足高能量密度电池的发展需求。具有 4 200 mAh/g高理论可逆容量的硅基负极材料,由于体积膨胀导致负极严重地粉化和界面不稳定,使循环寿命大幅度缩短^[8]。钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)等氧化物体系虽具备优异的循环稳定性,但能量密度仅为石墨体系的60%~70%^[9]。此外,传统负极材料制备过程存在高能耗、高污染问题,如石墨化技术需要在高温2 800℃下进行,导致炭排放量严重超标。

1.3 生物质炭作为负极材料的潜力

针对传统负极材料的性能瓶颈与节能问题,生物质炭材料展现出独特的优势。以农业、果业废弃物为代表的生物质炭具有丰富的多孔结构,比表面积高达1 000~3 000 m²/g,为锂离子的穿插提供了大量的吸附位点。如通过CaCl₂活化的玉米秸秆制备的生物质多孔炭纳米球既能保留球形结构,又能丰富生物质孔隙结构,从而使炭纳米球具有优异的电化学性能。此外,生物质炭的制备过程可实现炭中和,且生产成本较传统石墨降低30%~40%,更符合可持续发展的战略需求,为新型锂离子电池负极材料的制备提供了新思路。

2 生物质炭材料制备技术的研究现状

2.1 活化法

生物质活化法是一种将生物质转化为活性炭的技术,主要包括物理活化法和化学活化法^[10]。物理活化法指生物质在缺氧或微氧条件下进行热解产生固体炭,在高温下与水蒸气、二氧化炭或惰性气体反应,进一步开发其孔隙结构。化学活化法与物理活化法相比,需要活化剂(如氢氧化钾、磷酸、氯化锌等),活化剂在热解过程中起到催化作用,以便形成更多的孔隙结构^[11]。Sahu等^[12]采用次氯酸钙溶液对牛角瓜进行24 h浸渍处理且过滤干燥后,分别在400~600℃的管式炉中进行高温炭化,成功制备了活性炭(AC 400、AC 500、AC 600)。研究表明,活化剂的用量对活性炭的电化学性能具有显著影响。化学浸渍比为0.5∶1和1∶1时,AC 600电极第1次循环后的可逆容量分别为445.7、295.2 mAh/g。AC 600(浸渍比为0.5∶1)孔隙率最大,这主要归因于其最佳的微孔和中孔结构,有利于锂离子的轻松插入,导致高存储容量。选择浸渍比为0.5∶1,AC 400、AC 500、AC 600电极在100次循环后分别表现出60.2、137.8、103.5 mAh/g的可逆容量,库仑效率分别为98.14%、99.61%、99.13%。因此,采用低成本且可再生的牛角瓜资源,开发出具有高附加值的活性炭产品,对于未来的能源储存领域具有潜在的经济价值和应用前景。

Kietisirirojana等^[13]采用金须草作为原料,使用400 mL 0.025 g/mL的KOH溶液作为活化剂,在400℃下进行1 h的煅烧处理,并遵循5℃/min的升温速率,分别升温至500~900℃,持续煅烧3 h。煅烧后的产物使用3 mol/L盐酸和蒸馏水洗涤至中性,随后进行干燥和研磨,最终得到新型介孔炭粉。实验结果显示,在0.1 C的条件下,当煅烧温度为700℃时,该材料表现出最大的比表面积,达到 1 107.45 m²/g,有较高的可逆容量(788.99 mAh/g)。此外,经过200次循环测试(2 A/g),可逆容量仍保持在297.3 mAh/g,接近炭复合材料的性能。

活化法在制备锂离子电池负极材料中具有广阔的应用前景,但存在一些缺陷,如化学活化剂不可降解,用量过多会对环境造成污染,通过活化剂调控材料的孔隙结构有一定的难度。而物理活化法多为气体活化,不需要使用酸碱盐等化学药品,污染小,但活化过程能耗较高。因此,开发更加绿色环保、成本低廉且孔隙可控的制备方法是解决锂离子电池需求的关键。

2.2 水热法

水热法是一种在高压环境下进行的湿化学合成技术,操作温度介于130~250℃之间。精确调控反应条件,有效控制炭材料的微观结构,从而成为制备具有高质量、高比电容以及优异循环稳定性的炭质材料的一种高效途径。Xia等^[14]采用水热法,将处理后的栗壳绒毛生物质炭与1.5 g葡萄糖、2 mmol C₄H₆O₄Ni·4H₂O和6 mmol Na₂S₂O₃·5H₂O混合,溶解在40 mL乙二醇与40 mL蒸馏水的均匀溶液中,置于100 mL的高压釜中。在180℃的条件下加热并保持10 h后,进行离心干燥处理。接着,将干燥后的样品置于充满氩气的管式炉中,以5℃/min的加热速率升温至600℃,并在此温度下煅烧3 h,最终制得了均匀的带状栗壳绒毛生物质炭-硫化镍/炭(CSF-NiS/C),合成工艺如图1所示。作为锂离子电池的负极材料,可以提高其比表面积和电导率,有效地适应结构变形或由体积膨胀变化引起的应变,收缩并抑制多硫中间体在长期锂化/脱锂过程中的溶解和穿梭。CSF-NiS/C在0.1 A/g的电流密度下具有较高首次放电/充电(1 522.8、1 050.6 mAh/g)的可逆容量和良好的循环稳定性。此外,该电极材料还具备出色的速率性能,即使在3 A/g的电流密度下,可逆容量仍能保持在295 mAh/g以上。CSF生物质炭的引入为开发低成本、环保的材料提供了独特的策略,并为未来的大规模应用提供了新的储能材料。

Wu等^[15]采用了一种两步水热法成功制备了Fe₂O₃@C复合材料。结果表明,在0.2 A/g下纯Fe₂O₃和Fe₂O₃@C作为锂离子负极,Fe₂O₃@C表现出更好的循环稳定性,容量保持率为98.5%,可逆容量为1 000.8 mAh/g,纯Fe₂O₃电极的可逆容量随着循环次数的增加而迅速衰减。Fe₂O₃@C提供足够的活性位点用于电解质渗透和锂储存,有效地促进锂离子在电解质和电极材料之间的转移。当电流密度恢复到0.1 A/g,仍可获得1 000.3 mAh/g的可逆容量,说明Fe₂O₃@C电极具有优异的倍率性能。Fe₂O₃@C电极的循环性能归因于其多孔炭结构,该多孔炭结构增强了电子电导率并抑制了体积膨胀。在1 A/g的电流密度下,Fe₂O₃@C电极保持高容量(573.5 mAh/g)和高库仑效率(98.9%)。Nyquist曲线表明2个电极的电解质电阻的差异非常小,而Fe₂O₃@C电极的阻抗明显小于纯Fe₂O₃,这归因于Fe₂O₃@C中炭基体的存在,可以改善电子和锂离子的传输,降低电荷转移电阻,有利于锂离子在循环过程中的储存和释放。

水热法虽然应用广泛,亦存在若干不足之处。首先,该方法对原料的要求较为苛刻,通常需要含水量低、品质上乘的生物质作为原料。其次,水热反应的条件都有严格要求,包含温度、压力、反应时间等。除此之外,水热法对技术操作、设备配置以及环境条件均有一定的要求。如果这些条件未能满足或保持稳定,可能会对反应过程及其改性效果产生不利影响。

2.3 模板法

模板法制炭技术是一种前沿的绿色合成技术,这种技术不仅能够精确控制炭材料的尺寸、形状和结构,还能实现对其表面性质和功能的调控。近年来,随着对可持续发展和环境保护的日益重视,模板法制炭技术在能源、环保、医药、航天、化学等领域表现出巨大的应用潜力^[16]。模板法制炭技术中,原材料的选择也非常关键。其优势在于绿色、可持续、避免了传统炭材料制备过程中高温、高压等苛刻条件,降低了能源消耗,具有良好的生物相容性和可降解性,可以实现炭材料的规模化生产,满足工业需求。大致可划分为生物模板法、硬模板法、软模板法3类。Guo等^[17]利用植酸为炭磷源、膨胀蛭石为模板,通过模板法和空间限制炭化技术合成了具有独特的片状结构的磷掺杂炭纳米材料(P-CNS)。该材料具有较大的比表面积(约746 m²/g)和丰富的分层孔结构(总孔体积0.609 cm³/g)。作为负极材料,在0.05 A/g的电流密度下,可逆容量高达 1 704 mAh/g。此外,该材料在5 A/g电流密度下经过1 000次高循环后,仍保持89.4%的容量,显示出优良的循环性能。此材料为锂离子的传输和存储提供了有效的路径和空间,为制备高性能锂离子电池负极提供了一种有前景的方法。

模板法制炭技术在实际应用中仍面临一些挑战。首先,模板的选择和优化需要深入研究和大量的实验探索。不同的生物模板对炭材料的结构和性质影响很大,需要找到最合适的生物模板来实现目标性能。其次,原材料的转化效率和产物的纯度需要进一步提高,以满足工业生产的需求。此外,模板法制炭技术的规模化生产也需要解决一些技术和经济问题,如生产设备的研发、生产成本降低等。

3 生物质炭材料改性技术的研究现状

3.1 原子掺杂

近年来,针对生物质炭材料在电容性能和动力学响应方面的不足,众多研究者通过实验及理论分析开展了一系列深入探索,向炭基材料的晶格中掺杂原子(如氮原子、氯原子、磷原子、硼原子等)是一种提高其性能的有效技术^[18]。其中,掺杂原子的多孔炭材料,因具有高比表面积、优异的导电性能以及丰富的活性位点,已成为锂离子电池负极的常用材料。在众多原子中,氮原子因能显著增强材料的极性和电子传导性而备受瞩目^[19]。

Wang等^[20]将小球藻与不同质量比(1∶1、1∶3和1∶5)的牡蛎壳粉球磨处理后置于管式炉中,加热至800℃煅烧2 h。将其浸入3 mol/L HCl中去除杂质,用蒸馏水洗涤干燥后得氮掺杂伪石墨化多孔炭(NPC13,“13”表示小球藻与牡蛎壳粉的质量比为 1∶3)。NPC13表现出接近球形的结构,表面上具有更多的孔结构。加入牡蛎壳粉,NPC11表面出现相对较少的浅孔,这可能是由于牡蛎壳粉没有完全活化。过量的牡蛎壳粉会导致NPC13的孔隙塌陷。通过TEM研究NPC13的微观结构,清楚地观察到片状炭,其来源于高温下牡蛎壳的分解或热解后模板的去除。NPC13作为锂离子电池负极材料表现出良好的电化学性能,初始库仑效率高达77%,在0.1 A/g的电流密度下经过150次循环后,可逆容量仍高达1 384.9 mAh/g,并且在1.0 A/g的电流密度下经过1 000次循环后,可逆容量仍保持737.6 mAh/g,这归功于其丰富的孔隙率、氮掺杂以及伪石墨结构赋予的优异导电性。

除氮原子掺杂外,还对生物质炭进行氯/磷双原子掺杂。Wu等^[21]以面粉为炭源,得到了氯/磷双原子掺杂的多孔炭材料,氯的引入可以显著提高炭材料的容量。热处理过程中,混合气体中的氢气可以增加有序炭的含量,从而提高了材料的电导率和锂离子的插入能力,进一步提高了循环性能和速率性能。在0.2 A/g的电流密度下,经过200次循环后可逆容量仍保持535.2 mAh/g。循环2个月后,容量仅下降5.9%,且仍能保持稳定的循环性能至500个循环。这种易于制备、低成本的复合材料可以为高性能炭材料的工业化提供新的思路,并成为未来一种潜在的替代负极材料。

掺杂是一个在多孔炭材料中引入其他原子或化合物的过程,可以调节孔径分布、影响孔径形状,从而改善孔径连通性和化学活性,并提供额外的电化学活性位点,使得锂离子的扩散更加容易利于电化学储能。制备过程需要精确控制掺杂的类型、浓度和分布,掺杂剂可在炭骨架中引入新的孔或者扩大原有孔,从而增加比表面积。另一方面,掺杂剂过量可能会堵塞孔道,导致孔体积和比表面积降低,并影响催化活性。

3.2 负载纳米材料

纳米技术作为制备具有良好电化学性能的正极或负极材料的一种高效手段,已在锂离子电池领域取得了显著进展^[22]。特别是在促进有机锂离子储能方面,负载纳米材料技术受到了广泛的关注和应用^[23]。目前,先进的纳米级炭材料主要包括炭纳米管、石墨烯、炭纳米球、多孔炭及其衍生物等^[24]。这些纳米级炭材料因具有较大的比表面积、优异的电导率、较高的机械性能、可调的化学功能以及广泛的电位窗口,已作为锂离子电池负极的关键材料。

Xu等^[25]采用一种可扩展的化学气相沉积方法,制备了低成本的淀粉-树脂交联多孔硬炭(SR-PHC)。相较于常用的纯树脂基多孔硬炭,该材料不仅成本降低,而且机械强度得到增强。基于淀粉-树脂交联多孔硬炭基质的纳米硅/多孔炭复合材料表现出初始放电容量为2 031 mAh/g,初始库仑效率为84.38%。经过100次循环后,该材料仍有 1 306 mAh/g的可逆容量,实现了82.90%的容量保持率,而纯树脂基体的容量保持率仅为51.30%。相较于纯树脂多孔炭基质,树脂-淀粉交联多孔炭基质表现出更优的机械强度和电化学性能。这种纳米硅/炭复合材料以其成本效益、良好性能和可扩展性而著称,为大规模生产和实践提供了一个极具潜力的技术。

Wang等^[26]利用处理衍生的空心网状多孔油菜花粉炭(RPC)微球作为骨架,负载二硫化钼纳米颗粒。通过水热-热解法获得了MoS₂@多孔生物炭衍生的RP(MoS₂@RPC)负极材料。MoS₂@RPC-1.0在0.1 A/g电流密度下,经过充放电循环100次后,可逆容量依旧保持在800 mAh/g。MoS₂@RPC-1.0电极在0.1、0.2、0.5、0.8、1.0 A/g电流密度下显示出874、804、673、608、605 mAh/g的可逆容量。当电流密度恢复到0.1 A/g后,可逆容量约830 mAh/g,纯MoS₂和RPC电极在各种电流密度下具有低的比容量。纯MoS₂和RPC样品相比,具有中空网状多孔RPC骨架的MoS₂@RPC-1.0复合材料表现出优异的倍率行为,这可能是由于其优异的导电性。电流密度达到0.5 A/g并经过500次循环后,MoS₂@RPC-1.0复合材料的可逆容量保持在617 mAh/g,表现出显著的循环性能,这对于持久的锂离子电池实现锂离子的快速插入和提取是重要的。这种环保且低成本的生物质利用策略不仅为开发高性能锂离子电池的新型负极材料提供了可行的方案,同时也为保护化石燃料提供了新的途径。

炭纳米材料具有良好的导电性和优异的力学特性,在储能领域得到了广泛应用。其作为锂电池负极材料时,可能会存在不可逆容量高、电压滞后及放电平台不明显等问题。除此之外,制备成本较高且加工难度大制约了其进一步发展。

3.3 复合高容量过渡金属

过渡金属化合物的导电性相对较低,在锂离子插入和脱插的反应过程中,伴随的体积膨胀容易导致电极材料结构的崩解,进而降低锂离子的迁移速率,影响其快速衰减性能^[27]。将生物质炭材料与之结合,是提高过渡金属化合物电导率和结构稳定性、减少充放电过程中活性材料损失的关键技术之一。

Yu等^[28]采用微乳-硫化-溶剂热技术,成功合成了一种锚定于玉米秸秆炭上的ZnMn₂S₄颗粒(图2),有效解决了当前稳定性和电化学性能的挑战。该复合材料的设计巧妙地优化了空间结构,显著增加了反应活性位点的数量。ZnMn₂S₄与炭基体的协同作用进一步提升了材料的整体性能。此外,在锂离子嵌入过程中,过渡金属硫化物经历了相变或合金化,从而提高了理论容量。研究结果显示,当ZnMn₂S₄与玉米秸秆炭的质量比为4∶1时,电化学性能相较于1∶1和8∶1的比例更为优越。以4∶1比例的复合材料作为锂离子电池的负极,在0.2 C的电流密度下,经过100次循环后,电池的可逆容量达到1 015.2 mAh/g。即使在2 C的电流密度下经过 1 000次循环,可逆容量仍保持在898.1 mAh/g。炭材料作为框架不仅提高了ZnMn₂S₄的电导率,还有效防止了体积坍塌和团聚现象,为负极材料的研究提供了新的视角。

Zhang等^[29]利用成本低、炭含量高的纤维素纳米线(CNWs)作为炭前驱体。由于CNWs直接炭化时易聚集,表面积较低,且介孔较少,因此采用三维开放的孔隙结构金属-有机框架(MOFs)作为模板,以制备多孔炭。在此过程中,MOFs的前驱体(Zn²⁺)与CNWs中的—OH基团发生配位作用,形成稳定且灵活的结构。同时,MOFs在CNWs表面原位生长,有效减少了CNWs的聚集,从而提高了孔隙率和表面积。此外,由MOF衍生的吡啶-N和吡咯烷-N显著提升了炭化材料的电化学性能。得益于协同效应,该炭材料表现出丰富的介孔和高表面积(579.1 m²/g),并具有优异的电导率和锂离子输运率。作为锂电池的负极材料,初始可逆容量达到698 mAh/g,并在200次循环后仍保持良好的循环性能,容量保持率为85%。以CCZ为负极时,该材料表现出480 Wh/kg的高能量密度,成功点亮LED灯。这种多孔炭负极主要源自丰富且低成本的生物质纤维,表现了在实验室规模应用的巨大潜力。

尽管过渡金属及其氧化物因低氧化还原电位、低成本以及一定的电化学活性和导电性而得到广泛应用,但它们较差的晶体结构稳定性、不理想的电化学性质以及在充放电过程中易于发生的体积膨胀可能会导致结构破坏,这些因素限制了它们在锂离子电池中的应用。

4 结语

近年来,生物质材料凭借独特的结构,在锂离子电池负极应用中展现出良好的电化学性能,为高效转化可再生农业废弃物为高性能炭前驱体开辟了新的研究路径。本文中综述了锂离子电池负极材料的组成及其瓶颈问题,介绍了活化法、水热法、模板法等技术制备的生物质炭材料在锂离子电池负极领域的应用。此外,探讨了原子掺杂、负载纳米材料、复合高容量过渡金属元素等改性技术获得的生物质炭在锂离子电池负极中的最新研究进展,旨在为该领域的研究提供借鉴和参考(本文得到了温州大学新能源材料援疆小组团的指导)。在利用生物质作为锂离子电池负极材料的同时,仍需关注以下关键问题。

(1)材料选择:致力于开发低成本、可再生且再生周期短的生物质材料,如农业废弃物、木质废料、果园废弃物等,同时避免使用价格昂贵或对环境有害的化学药品。

(2)制备工艺:注重开发高效的生物质炭材料制备工艺,如可再生模板法,结合微波辅助热解等低能耗技术,减少化学试剂使用和炭排放,实现生物质炭的可持续发展。

(3)性能优化:发展一步制备法、原位合成控制孔隙等方法,以简化工艺、降低成本,并有效控制材料的微观结构,提高锂离子的传输速率。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用

[1]	Barbosa N M J, Chauque S, Sperati V, et al. Untreated bamboo biochar as anode material for sustainable lithium ion batteries[J]. Biomass and Bioenergy, 2025, 193:107511.

[2]	He W, Su Z, Qu M, et al. Developing bio-carbon matrices for the encapsulation of silicon nanoparticles for high-performance lithium-ion batteries anode materials[J]. Chemistry-A European Journal, 2025, 31(4):e202403377.

[3]	Babu B. Carbon-based materials for Li-ion batteries[J]. Batteries & Supercaps, 2024, 7(3):e202300537.

[4]	Chen X, Wang B, Ye Y, et al. Design of electrodes and electrolytes for silicon-based anode lithium-ion batteries[J]. Energy & Environmentai Materials, 2025, 8(2):e12838.

[5]	Feng P X, Chen Q L, Yang D J, et al. Nitrogen-doped lignin mesoporous carbon/nickel/oxide nanocomposites with excellent lithium storage properties[J]. Rare Metals, 2025, 44(2):889-900.

[6]	Bansal N, Agrim K P, Bohra A M, et al. Hierarchical nanoporous N-doped carbon for enhanced rate performance of lithium-ion batteries anodes[J]. ACS Applied Nano Materials, 2024, 7(15):17305-17315.

[7]	Yu P, Li Z, Han M, et al. Growth of vertical graphene sheets on silicon nanoparticles well-dispersed on graphite particles for high-performance lithium-ion batteries anode[J]. Small, 2024, 20(17):2307494.

[8]	He W, Xu W, Li Z, et al. Structural design and challenges of micron-scale silicon-based lithium-ion batteries[J]. Advanced Science, 2025, 12(6):2407540.

[9]	Wang J, Song F, Chen Q. S/Nb co-doped Li₄Ti₅O₁₂ as anode for high-rate lithium-ion batteries materials prepared by industrial H₂O₃Ti[J]. Journal of Energy Storage, 2025, 116:116100.

[10]	Shen Y, Zhu Y. One-pot synthesis of biomass-derived porous carbons for multipurpose energy applications[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2024, 12(11):6211-6242.

[11]	Yuksel R, Karakehya N. High energy density biomass-derived activated carbon materials for sustainable energy storage[J]. Carbon, 2024, 221:118934.

[12]	Sahu A, Kumar A, Dashairya L, et al. Performance of wasteland biomass calotropis gigantea derived activated carbon as lithium-ion batteries anode[J]. Diamond and Related Materials, 2023, 136:110053.

[13]	Kietisirirojana N, Tunkasiri T, Pengpat K, et al. Synthesis of mesoporous carbon powder from gold beard grass pollen for use as an anode for lithium-ion batteries[J]. Microporous and Mesoporous Materials, 2022, 331:111565.

[14]	Xia G, Li X, He J, et al. A biomass-derived biochar-supported NiS/C anode material for lithium-ion batteries[J]. Ceramics International, 2021, 47(15):20948-20955.

[15]	Wu S, Jia Y, Wang D, et al. Fe₂O₃/carbon derived from peanut shell hybrid as an advanced anode for high performance lithium ion batteries[J]. Journal of Energy Storage, 2023, 68:107731.

[16]	Oliveira F M, Wu B, Mazánek V, et al. Synthesis of tubular MXenes with carbon fiber template and use as anodes in lithium-ion batteries[J]. Communications Materials, 2025, 6(1):54.

[17]	Guo H, Zhao S, Xing B, et al. A space-confined carbonization strategy to prepare P-doped carbon nanosheets using expanded vermiculite as a template for high-performance lithium-ion batteries anode[J]. Journal of Energy Storage, 2024, 84:111005.

[18]	Li F, Han P, Luo X, et al. Flexible Co₃(PO₄)₂@bacterial carbon/reduced graphene oxides for Li-ion batteries anode[J]. Materials Letters, 2025, 389:138368.

[19]	Chu R, Zhang J, Li S, et al. Preparation of boron-doped anthracite coal-based graphite for high performance lithium-ion batteries[J]. Ionics, 2025, 31(5):4041-4051.

[20]	Wang X, Yao X, Sun J, et al. All biomass-derived autogenous nitrogen-doped porous carbon with pseudo-graphitic structure for advanced lithium-ion batteries anodes[J]. Journal of Power Sources, 2025, 629:235980.

[21]	Wu P, Shao G, Guo C, et al. Long cycle life,low self-discharge carbon anode for Li-ion batteries with pores and dual-doping[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2019, 802:620-627.

[22]	Naraprawatphong R, Chokradjaroen C, Thiangtham S, et al. Nanoscale advanced carbons as an anode for lithium-ion batteries[J]. Materials Today Advances, 2022, 16:100290.

[23]	Cao X, Ma C, Luo L, et al. Nanofiber materials for lithium-ion batteries[J]. Advanced Fiber Materials, 2023, 5(4):1141-1197.

[24]	Yu X F, Yang D J, Huang J H, et al. Nanosizing strategy to fabricate uniformly dispersed NiO/Ni/lignin porous carbon composites for high lithium storage[J]. Journal of Energy Storage, 2024, 101:113953.

[25]	Xu H, Mu X, Chen S, et al. Low-cost scalable nano silicon embedded starch-resin crosslinked hard carbon for lithium-ion batteries anodes[J]. Journal of Power Sources, 2025, 629:236065.

[26]	Wang Y, Wang C, Wang S, et al. MoS₂@porous biochar derived from rape pollen as anode material for lithium-ion batteries[J]. International Journal of Applied Ceramic Technology, 2025, 22(3):e15027.

[27]	Yu K, Gong Y, Hui A O, et al. Ni₃S₂/Co₉S₈ heterojunction decorated wheat straw cellulose carbon for lithium-ion batteries anode material[J]. Ionics, 2025, 31(5):4073-4081.

[28]	Yu K, Wang X, Liu L, et al. Zinc-manganese bimetallic sulfides anchored on the surface of corn stalk carbon used as the anode of lithium ion batteries[J]. Surfaces and Interfaces, 2025, 56:105541.

[29]	Zhang C, He Q, Luo W, et al. Porous carbon with the synergistic effect of cellulose fibers and MOFs as the anode for high-performance Li-ion batteries[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2024, 257:128745.