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?廈大ACS Energy Letters：硬碳的橋接微觀結構和鈉離子存儲機制用于鈉離子電池

硬碳(HC)由于其高理論容量和成本效益，已成為鈉離子電池的候選人。但其儲鈉機制仍存在爭議，并且其微觀結構對儲鈉性能的影響尚不完全清楚。

在此，廈門大學趙金保、楊陽等人成功地將結構屬性與電化學性能聯系起來，揭示了碳氫化合物對于鈉離子存儲有效機制。研究發現，HC具有較大的層間距和較小且較薄的假石墨區域，有利于Na⁺的嵌入。相反，應避免長程有序石墨結構的存在，其可能導致可逆容量降低。作者通過對三種商業 HC 產品的詳細分析（包括原位 X 射線衍射和拉曼測量），“吸附-嵌入-填充”機制被驗證為對不同鈉存儲行為的解釋。

圖1. 鈉離子在不同結構硬碳中的遷移示意圖

總之，該工作選擇具有不同微觀結構的商業硬碳材料來研究微觀結構與鈉存儲機制之間的相關性。研究顯示，具有較大d₀₀₂層間距（>0.37 nm）和更小更薄的假石墨區域的硬碳是實現鈉離子電池大容量的關鍵。在滿足上述微觀結構要求后，增加閉孔體積同樣重要，其可進一步增強放電平臺。?

此外，通過全面的研究，“吸附-嵌入-填充”機制被證明是對多種鈉儲存行為的合理解釋。因此，該研究加深了對硬碳的微觀結構與儲鈉機理關系的理解，為先進硬碳材料的進一步發展提供了新的標準。

圖2. 儲鈉機制探究

Bridging Microstructure and Sodium-Ion Storage Mechanism in Hard Carbon for Sodium-Ion Batteries, ACS Energy Letters 2024 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c02751

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