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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(xué)

論文速覽

碳材料因其豐富的資源、成本效益和高碳產(chǎn)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(shè)計前驅(qū)體結(jié)構(gòu)，利用可調(diào)石墨片角度的策略，成功構(gòu)建了具有定制微觀結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(yōu)異的超長循環(huán)穩(wěn)定性（在0.5 A g^?1下3000個循環(huán)后容量保持率為91.5%）。系統(tǒng)研究表明，在低電壓平臺區(qū)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(fā)現(xiàn)，適當(dāng)石墨片角度形成的微孔結(jié)構(gòu)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(shè)計具有優(yōu)越性能的無煙煤基碳陽極提供了指導(dǎo)。

圖文導(dǎo)讀

圖1：結(jié)構(gòu)分析與演變機制

圖2：微觀形貌表征

圖3：孔隙結(jié)構(gòu)與熱重分析

圖4：電化學(xué)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(jié)展望

本研究成功開發(fā)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)對鈉離子遷移和存儲的影響。這些發(fā)現(xiàn)為未來鈉離子電池高性能陽極材料的設(shè)計和開發(fā)提供了重要的理論基礎(chǔ)和實驗指導(dǎo)。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)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

原創(chuàng)文章，作者：wang，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/05/22/b93f535814/

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