​厦大ACS Energy Letters：硬碳的桥接微观结构和钠离子存储机制用于钠离子电池

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​厦大ACS Energy Letters：硬碳的桥接微观结构和钠离子存储机制用于钠离子电池
硬碳(HC)由于其高理论容量和成本效益，已成为钠离子电池的候选人。但其储钠机制仍存在争议，并且其微观结构对储钠性能的影响尚不完全清楚。
​厦大ACS Energy Letters：硬碳的桥接微观结构和钠离子存储机制用于钠离子电池
在此，厦门大学赵金保、杨阳等人成功地将结构属性与电化学性能联系起来，揭示了碳氢化合物对于钠离子存储有效机制。研究发现，HC具有较大的层间距和较小且较薄的假石墨区域，有利于Na+的嵌入。相反，应避免长程有序石墨结构的存在，其可能导致可逆容量降低。作者通过对三种商业 HC 产品的详细分析（包括原位 X 射线衍射和拉曼测量），“吸附-嵌入-填充”机制被验证为对不同钠存储行为的解释。
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图1. 钠离子在不同结构硬碳中的迁移示意图
总之，该工作选择具有不同微观结构的商业硬碳材料来研究微观结构与钠存储机制之间的相关性。研究显示，具有较大d002层间距（>0.37 nm）和更小更薄的假石墨区域的硬碳是实现钠离子电池大容量的关键。在满足上述微观结构要求后，增加闭孔体积同样重要，其可进一步增强放电平台。 
此外，通过全面的研究，“吸附-嵌入-填充”机制被证明是对多种钠储存行为的合理解释。因此，该研究加深了对硬碳的微观结构与储钠机理关系的理解，为先进硬碳材料的进一步发展提供了新的标准。
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图2. 储钠机制探究
Bridging Microstructure and Sodium-Ion Storage Mechanism in Hard Carbon for Sodium-Ion Batteries, ACS Energy Letters 2024 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c02751

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