博士毕业两年，破格获评985教授！华南理工「国家优青」熊训辉，最新Angew！

第一作者：Jianhao Lin

通讯作者：熊训辉

通讯单位：华南理工大学

熊训辉，博士，华南理工大学教授。国家优秀青年基金获得者、广东省青年拔尖人才、广州市珠江科技新星，入选中国科协青年人才托举工程、江西省创新领军人才项目等，获得湖南省自然科学二等奖等学术奖励。研究方向：纳米能源存储和转化中的电催化、环境废弃物的新能源资源化再利用研究。

论文速览

闭孔在提高硬碳(HC)阳极的钠储存容量中起着关键作用，然而，在聚合物衍生的HC中，闭孔的形成机制以及在分子水平上的有效调控策略仍然缺乏。在聚合物衍生的硬碳（HC）中，闭合孔隙的形成对于提高钠存储容量至关重要，但其在分子水平上的形成机制以及在聚合物衍生HC中的有效调控策略尚不清楚。

本研究首次提出通过在前驱体中引入芳香环的空间位阻效应来创建闭合孔隙。

实验数据和理论计算表明，芳香环侧基的空间位阻效应可以增加聚合物前驱体的主链刚性和内部自由体积，防止过度石墨化，并在碳化过程中促进闭合孔的形成。

因此，所制备的HC阳极展现出显著提高的放电容量（340.3 mAh/g，0.1 C）、改善的倍率性能（210.7 mAh/g，5 C）以及增强的循环稳定性（1000周后容量保持率为86.4%，2C）。这项工作为通过空间位阻工程形成闭合孔提供了新的见解，为开发高性能的聚合物衍生HC阳极用于钠离子电池铺平了道路。

图文导读

图1：RFSH和RF前驱体的合成过程、傅里叶变换红外光谱（FTIR）图谱、X射线衍射（XRD）图谱。

图2：RFSH和RF的自由体积计算模拟模型、热重分析（TGA）曲线。

图3：RFSH-1400和RF-1400样品的扫描电镜（SEM）图像、透射电镜（TEM）和高分辨TEM（HRTEM）图像。

图4：不同硬碳样品的XRD图谱、拉曼光谱、碳层平面尺寸（L_a）。

图5：RFSH-1400和RF-1400在醚基和酯基电解液中的初始充放电曲线、倍率性能、不同电流密度下的循环性能以及钠离子扩散路径的示意图。

总结展望

本研究成功地通过空间位阻工程策略，利用芳香环侧基增强聚合物前驱体的主链刚性和内部自由体积，有效抑制了碳化过程中的聚合物重排和过度石墨化，促进了闭合孔隙的形成。所得到的硬碳阳极在钠离子电池中展现出了卓越的电化学性能，包括高比容量、优异的倍率性能和出色的循环稳定性。

此外，该策略的普适性也通过引入不同的空间位阻基团得到了验证。这项工作不仅丰富了闭合孔隙形成的机理，也为未来设计聚合物衍生的硬碳提供了新的视角，有助于推动高性能钠离子电池的发展。

文献信息

标题：Steric Hindrance Engineering to Modulate the Closed Pores Formation of Polymer-Derived Hard Carbon for High-Performance Sodium-Ion Batteries

期刊：Angewandte Chemie International Edition

DOI：10.1002/anie.202409906