该研究发现天然木材中高结晶度的纤维素作为封闭孔壁分解成长程碳层，而无定形成分会阻碍碳层石墨化，导致长程碳层脆裂。优化后的样品在 20 mA g-1电流条件下具有430 mAh g-1的高可逆容量（第二个循环的平台容量为 293 mAh g-1），同时具有良好的倍率和稳定循环性能（在500 mA g-1电流条件下循环400次后达到85.4%）。该工作对闭孔形成的深入研究将极大地推动高容量硬碳负极的合理设计。
研究背景钠离子电池(SIBs)由于其低廉的成本和丰富的钠资源，是锂离子电池(LIBs)在大规模电能存储和低速电动汽车中最有前途的替代品之一。虽然已经开发出了大量正极材料，但高性能负极材料的缺乏极大地阻碍了SIB 能量密度的进一步提高。因此，创新可负担且可实现的性能优异的阳极材料具有重要的意义。在各种已报道的阳极材料中，硬碳具有中等比容量(~300 mAh g−1)、低工作电位(~0.2 V)、低成本和长循环寿命等平衡性能，是最有希望用于实际SIBs的正极材料。同时我们应该也注意到硬碳的储钠机制仍存在争议，这严重阻碍了比容量和倍率性能的进一步提高。众所周知，硬碳是由随机取向、弯曲和有缺陷的石墨烯纳米片组成，其具有层间距离大的涡流结构。应该注意的是储存在孔隙中的钠的确切性质是有争议的，一些观察到金属钠，而在其他系统中只存在离子钠。低压平台容量是硬碳负极在SIBs中获得更高能量密度的主要因素。因此，迫切需要深入了解钠的储存机理，并阐述如何设计硬碳的微观结构。
石墨电极 (a) 和H-1500电极 (b) 在100 mA g−1条件下首次充放电过程的原位XRD图。(c) 硬碳电极在含 1%酚酞的乙醇溶液中浸泡 5 分钟，放电至 0.01 V 时的光学照片（对比 Na+/Na）。(d) 原始和 0.01 V 放电 H-1500 电极的 SAXS 图谱。
总结展望综上所述，本研究发现自然界木材中的高结晶纤维素可以转化为类似石墨的长层，包围并收缩活性位点，形成封闭的孔隙结构。非晶态组分(半纤维素和木质素)的存在不仅有利于纳米孔的形成，而且可以防止高温碳化过程中碳层的过度石墨化。随着碳化温度的升高，类石墨碳层长度增加，有利于封闭孔结构的形成。基于此碳化模型，性能最佳的H-1500电极在20 mA g−1时具有较高的可逆放电容量 (430 mAh g−1)，在2000 mA g−1时具有良好的倍率性能 (175 mAh g−1)，在500 mA g−1时循环400次后具有稳定的循环性能 (280 mAh g−1)。组装后的H-1500//NFPP全电池保持250 mAh g−1的放电容量 (基于活性负极材料的质量)，在1 A g−1下循环100次后容量保持83.6%，显示出良好的循环稳定性。
文献信息Tang, Z., Zhang, R., Wang, H. et al. Revealing the closed pore formation of waste wood-derived hard carbon for advanced sodium-ion battery. Nat Commun14, 6024 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-39637-5
