文章链接:10.1002/cey2.70047
硬碳是钠离子电池(SIBs)最具商业化潜力的负极材料,然而,其实际应用受到低电压平台容量不足的限制,而低电压平台容量是决定储钠容量的关键参数。本研究提出了一种针对性的组分去除和化学刻蚀策略,用于精确调控硬碳的多孔结构,从而显著提高其平台容量。在这一策略中,首先通过碱液溶解去除硬碳中的部分成分,形成可调节尺寸的闭孔结构核心。随后,通过原位填充的碱液对孔结构进行化学刻蚀,进一步优化孔道分布。经过优化的硬碳材料不仅具有短程无序的石墨化域,便于钠离子的嵌入和脱出,还包含丰富的微孔和闭孔结构,同时其孔径大小适中,且表面覆盖有超薄碳层(1-3 层),显著增加了钠存储位点的数量。
总之,我们提出了一种双相孔隙工程策略,精准调控硬碳材料的孔隙结构及纳米结构演变,从而提升其用于钠离子电池的低电压平台容量。优化后的硬碳负极展现出卓越的电化学性能,具有高达389.6 mAh g⁻¹的可逆比容量、90.7% 的优异初始库仑效率(ICE)以及261.5 mAh g⁻¹的低电压平台容量。即使在高负载量下,该材料性能依旧出色,负载量为7.364 mg cm⁻²时可逆比容量仍达377.0 mAh g⁻¹。此外,该策略通用性强,适用于多种生物质前驱体,且条件适合工业规模化应用。