文章链接：https://doi.org/10.1002/smll.202514940
木质素基硬碳因具备可再生性与成本优势，作为钠离子电池先进负极材料展现出巨大应用潜力。然而，传统碳化法制备的硬碳因孔结构调控效果不佳，存在首次库仑效率偏低、倍率性能受限的问题。本文提出一种分子工程策略，可对木质素基硬碳的闭孔结构实现有效调控，从而提升其储钠性能。木质素的交联作用在引导微观结构演化中起到关键作用，进而促进其在高温处理过程中形成闭孔结构。经优化的孔结构显著提升了材料的储钠性能：在 0.02 A·g⁻¹ 的电流密度下，可逆比容量高达 361.4 mAh·g⁻¹；即便在 4.0 A·g⁻¹ 的高电流密度下，可逆比容量仍能达到 167.4 mAh·g⁻¹，同时材料的首次库仑效率高达 90.8%。基于该材料组装的全电池，质量能量密度达到 257.8 Wh·kg⁻¹。本研究为阐释木质素分子层面效应对孔结构形成的影响提供了基础理论认知，也为通过合理的结构设计将木质素转化为高性能储能材料搭建了切实可行的技术路径。
本文提出一种木质素分子工程调控方法，通过交联作用调控自由基介导反应，实现对硬碳闭孔结构的精准定制。系统性交联调控不仅能提升木质素碎片在碳化反应中的利用率，还可调控低温碳化阶段（300-700 ℃）的自由基生成过程。该交联法能有效诱导微孔形成，构建微孔基底，为后续高温处理过程中闭孔的生成奠定基础；而前驱体的过度交联则会抑制碳化过程中的自由基生成。由此制备的硬碳负极展现出优异的可逆储钠容量：在 0.02 A·g⁻¹ 的电流密度下可逆比容量达 361.4 mAh·g⁻¹，在 4.0 A·g⁻¹ 的高电流密度下仍保持 167.4 mAh·g⁻¹。基于该硬碳组装的全电池（HC-SLF1.5//NVP）表现出优异性能，以电极总质量计的能量密度高达 257.8 Wh·kg⁻¹，且在 2 A·g⁻¹ 的电流密度下循环 450 圈后，容量保持率仍达 97.9%。该分子工程策略建立了前驱体分子量与硬碳微观结构演化之间的定量关联，为钠离子电池用硬碳的设计开发实现了重要技术突破。