闡明硬碳的微觀結構對于揭示其儲鈉機制和開發高性能鈉離子電池硬碳負極至關重要。目前，盡管已經提出了各種硬碳模型的鈉存儲機制，但仍存在爭議。

在此，北京理工大學白瑩、吳川等人在非晶合金的啟發下，其提出并證實了非晶結構與石墨微晶體交界處的色散區域，這與石墨微晶體的結構密切相關。特殊分散區域在鈉離子擴散過程中起到緩沖作用，并提供了良好的存儲能力。因此，在設計硬碳時，應考慮合成條件對色散區局部結構的影響。

本工作通過篩選有機分子，精確合成了硬碳石墨微晶結構，揭示了石墨微晶參數之間的約束關系。重要的是，該工作對于解決當前鈉離子儲存機制的爭議，明確硬碳中鈉離子在低壓區間(< 0.1 V)擴散的異常具有重要意義。

圖1. 脫氯聚合制備HC的結構表征

總之，該工作創造性地提出了非晶結構與石墨微晶之間的彌散區結構，其中鈉離子的積累是導致低電壓區間（< 0.1 V）鈉離子擴散系數下降的原因。通過調節聚合反應，精確合成一系列不同層間距、不同石墨微晶尺寸的HC材料，以驗證分散區域并獲得優化的可逆容量。具體來說，當d、n和La分別為0.377 nm、4 nm和3.22 nm時，HC表現出優異的可逆容量，平臺容量為223.7 mAh g^?1。

此外，理論計算證實了鈉簇更常見于分散區域，這為HC中的鈉存儲機制提供了新的視角。該工作還強調了精細有機合成與儲能材料合成之間的聯系，為其他有機合成反應在儲能領域的未來應用鋪平了道路。

圖2. 模擬鈉離子在單層石墨烯和NGN上的存儲性能

Unlocking the Local Structure of Hard Carbon to Grasp Sodium-ion Diffusion Behavior for Advanced Sodium-ion Battery, Energy & Environmental Science 2024 DOI: 10.1039/d3ee03347c