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第一作者：Yanhong Zhao

通讯作者：范长岭，刘继磊

通讯单位：湖南大学

论文速览

碳材料因其丰富的资源、成本效益和高碳产率而成为钠离子电池（SIBs）极有前途的阳极材料。

本研究通过精心设计前驱体结构，利用可调石墨片角度的策略，成功构建了具有定制微观结构和扩展层间距的氮掺杂碳材料。

这种材料作为钠离子电池（SIBs）的阳极，展现出高比容量（0.05 A g⁻¹时为371.3 mAh g⁻¹）、卓越的倍率性能（10.0 A g⁻¹时为295.8 mAh g⁻¹）以及优异的超长循环稳定性（在0.5 A g⁻¹下3000个循环后容量保持率为91.5%）。系统研究表明，在低电压平台区域，钠离子的存储能力得到增强，这涉及到层间插层与纳米孔填充的耦合。

研究发现，适当石墨片角度形成的微孔结构影响钠离子的迁移和存储。密度泛函理论计算表明，在8°的适度角度下，钠离子的吸附能力增强，且垂直于石墨层的迁移能垒降低。本研究为钠离子存储机制提供了新的见解，并为设计具有优越性能的无烟煤基碳阳极提供了指导。

图文导读

图1：结构分析与演变机制

图2：微观形貌表征

图3：孔隙结构与热重分析

图4：电化学性能测试

图5：钠离子存储机制

图6：密度泛函理论(DFT)计算

总结展望

本研究成功开发了一种新型的无烟煤基氮掺杂硬碳材料，通过精确控制微观结构和层间距，显著提高了钠离子电池阳极的性能。研究不仅揭示了钠离子存储机制，还通过DFT计算验证了微孔结构对钠离子迁移和存储的影响。这些发现为未来钠离子电池高性能阳极材料的设计和开发提供了重要的理论基础和实验指导。

文献信息

标题：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

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