杨慧军/周豪慎/杨全红PNAS：引入3A分子筛膜，实现高倍率硬碳负极！

硬碳被认为是钠离子（Na-ion）电池最有前景的负极材料，因为它具有高丰度、低成本和低工作电位等优点。然而，硬碳负极的倍率能力和循环寿命远远不能令人满意，严重阻碍了其工业应用。

日本筑波大学杨慧军、周豪慎、天津大学杨全红等人报告了一种分步脱溶剂化策略，以提高硬碳负极在酯类和醚类电解液中的倍率能力和循环稳定性。

图1. 3A沸石分子筛薄膜实现预脱溶剂化电解液

具体而言，随着3A沸石分子筛薄膜的引入，硬碳负极上的直接脱溶剂化演变成逐步脱溶剂化，并大大降低了活化能。此外，分步脱溶剂化使电解液配置超出了浓缩的范围，它导致了一个薄的、无机物为主的SEI的形成，并在很大程度上降低了Na⁺通过SEI传输的活化能。因此，对快速Na⁺运输动力学的协同改进赋予了鲜有报道的倍率性能。

图2. 电解液的性能对比

结果，当应用分步策略时，在所有评估的电流密度（0.2、0.5和1 A g^-1）下，硬碳负极在所有报道的文献中均显示了最长的寿命和最小的容量衰减率。此外，随着电流密度的增加，在平台区的容量比例得到了广泛的提高。在长期循环过程中，当电流密度为0.5 A g^-1时，可保持高达73%的平台容量比例。

总之，从这项脱溶剂化研究中得到的启示将阐明Na-ion电池的实际应用，这也有望在其他类型的可充电池中产生有希望的结果。

图3. 电化学性能对比

Step-by-step desolvation enables high-rate and ultra-stable sodium storage in hard carbon anodes. PNAS 2022. DOI: 10.1073/pnas.221020311

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