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第一作者：Yanhong Zhao

通訊作者：范長嶺，劉繼磊

通訊單位：湖南大學

論文速覽

碳材料因其豐富的資源、成本效益和高碳產率而成為鈉離子電池（SIBs）極有前途的陽極材料。

本研究通過精心設計前驅體結構，利用可調石墨片角度的策略，成功構建了具有定制微觀結構和擴展層間距的氮摻雜碳材料。

這種材料作為鈉離子電池（SIBs）的陽極，展現出高比容量（0.05 A g^?1時為371.3 mAh g^?1）、卓越的倍率性能（10.0 A g^?1時為295.8 mAh g^?1）以及優異的超長循環穩定性（在0.5 A g^?1下3000個循環后容量保持率為91.5%）。系統研究表明，在低電壓平臺區域，鈉離子的存儲能力得到增強，這涉及到層間插層與納米孔填充的耦合。

研究發現，適當石墨片角度形成的微孔結構影響鈉離子的遷移和存儲。密度泛函理論計算表明，在8°的適度角度下，鈉離子的吸附能力增強，且垂直于石墨層的遷移能壘降低。本研究為鈉離子存儲機制提供了新的見解，并為設計具有優越性能的無煙煤基碳陽極提供了指導。

圖文導讀

圖1：結構分析與演變機制

圖2：微觀形貌表征

圖3：孔隙結構與熱重分析

圖4：電化學性能測試

圖5：鈉離子存儲機制

圖6：密度泛函理論(DFT)計算

總結展望

本研究成功開發了一種新型的無煙煤基氮摻雜硬碳材料，通過精確控制微觀結構和層間距，顯著提高了鈉離子電池陽極的性能。研究不僅揭示了鈉離子存儲機制，還通過DFT計算驗證了微孔結構對鈉離子遷移和存儲的影響。這些發現為未來鈉離子電池高性能陽極材料的設計和開發提供了重要的理論基礎和實驗指導。

文獻信息

標題：Advanced Structural Engineering Design for Tailored Microporous Structure via Adjustable Graphite Sheet Angle to Enhance Sodium-Ion Storage in Anthracite-Based Carbon Anode

期刊：Advanced Functional Materials

DOI：10.1002/adfm.202405174

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