原文鏈接
文 章 信 息
全電壓區域快速Na+擴散動力學實現硬碳負極的超高倍率鈉存儲
共同第一作者：殷秀平，陸峙秀，王靜，馮曉晨
通訊作者：趙玉峰*
單位：上海大學
研 究 背 景
資源豐富且價格低廉的鈉離子電池非常有潛力成為可持續能源利用的下一代大規模儲能系統。硬碳（HCs）材料擁有合適的平臺電位、良好的結構穩定性、高的庫侖效率、優異的可逆容量的硬碳（HCs）是最具商業化前景的鈉離子電池負極材料。然而，硬碳材料的倍率性能（通常<5 A g-1）和容量并不能令人滿意，這限制了它們的實際應用和商業化推廣。此外，關于硬碳材料的儲能機理及結構-性能之間的構效關系仍存爭議。
文 章 簡 介
基于此，上海大學張久俊院士團隊趙玉峰教授課題組，在國際著名期刊Advanced Materials上發表題為“Enabling Fast Na+ Transfer Kinetics in the Whole-Voltage-Region of Hard Carbon Anodes for Ultrahigh Rate Sodium Storage”的研究論文。該文章通過ZnO輔助的體蝕刻策略來合理調控Na+吸附能（Ea）和擴散勢壘（Eb）和p-帶中心，獲得了在全電壓區域（0.01-2 V）均能超快儲鈉的硬碳材料。其中Na+的擴散系數整體提高了2個數量級（~10-7 cm2 s-1）。此外，通過DFT計算深入揭示了Ea和Eb與碳p帶中心的正、負線性關系，其中Ea和Eb的合理調控對于增強硬碳的電荷存儲動力學是至關重要。通過這種方式Na+填孔和層間的插層都得到了顯著增強，因此所制備的硬碳微球提供了高的容量（501 mAh g-1 @ 0.05 A g-1）、創紀錄的倍率性能（107 mAh g-1 @ 50 A g-1）和優異的低溫電化學性能（426 mAh g-1 @ -40 °C）。此外通過全面的原位（非）原位技術也全面地解析了硬碳中的電荷存儲機制。
文 章 鏈 接
Enabling Fast Na+ Transfer Kinetics in the Whole-Voltage-Region of Hard Carbon Anodes for Ultrahigh Rate Sodium Storagehttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202109282