姜勇/张志佳/侴术雷Adv. Sci.：原位催化CVD策略构建编织多孔碳纤维钠离子电池负极

碳质材料被认为是钠离子电池（SIBs）负极材料的有力候选者，有望在碳中和时代发挥不可或缺的作用。

天津工业大学姜勇、张志佳、温州大学侴术雷等通过一步原位催化化学气相沉积(CVD)方法合成了具有致密空位和交织结构的编织多孔碳纤维（BPCFs）负极。

图1 BPCF的制备及表征

作者首先通过在HCl溶液中化学腐蚀Cu₃₀Mn₇₀(at%)合金获得了具有40 nm均匀韧带的3D纳米多孔铜(3D NPC )。作为催化剂，合成的纳米多孔多晶铜暴露出高密度催化活性(111)晶面，它会优先吸附碳原子，形成“纤维种子”， 碳“纤维种子”具有纵向和交织的结构，随着生长时间的增加，这些结构成为BPCFs的框架，同时，碳“纤维种子”缠绕过程中会形成高密度空位。

生长60分钟后，沉积的碳产率达到140%。此外，计算结果证实，所考虑的空位及其附近边缘可以有效地提高Na⁺吸附能力。

图2 储钠性能

结果，在0.1 A g^-1的电流密度下，BPCFs负极在500次循环后表现出401 mAh g^-1的高比容量。同时，BPCFs用作SIBs负极时表现出显著的循环稳定性，在10 A g^-1的高电流密度和5 mg cm^-2的高质量负载下，循环1000次后容量仍保持在201 mAh g^-1。基于对CNF生长机制的深入了解，这种调节钠储存的新策略为设计高性能碳质钠储存材料提供了一条途径。

图3 理论计算

Architecting Braided Porous Carbon Fibers Based on High-Density Catalytic Crystal Planes to Achieve Highly Reversible Sodium-Ion Storage. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202104780