厦门大学《CEJ》：在无烟煤衍生的封闭纳米孔软碳材料，用于钠离子电池

图1.亚稳态无烟煤衍生软碳的制备原理及微观结构表征。

图2.无烟煤TF和无烟煤FJH的光谱分析和孔隙度检查。

图3.无烟煤-TF 和无烟煤-FJH 阳极在 SIB 半电池和全电池中的电化学性能。

图4.在整个钠化/脱钠过程中对无烟煤-FJH 阳极进行原位表征。

图5.无烟煤-TF 和无烟煤-FJH 电极在充电和放电不同阶段的动力学表征。

图6.不同结构参数对电压和容量的影响。

总之，我们通过引入动力学控制的闪速烧结策略，成功抑制了无烟煤衍生软碳在高温下的石墨化倾向，将其转化为一种富含封闭纳米孔的可迁移结构。获得的无烟煤-FJH 软碳不仅显著提高了钠的存储容量，达到 309mAh g-1，而且表明容量的提高主要来自 0.1 V 以下的低电压区（216 mAh g-1 对无烟煤-TF 软碳的 169 mAh g-1）。同时，无烟煤-FJH 阳极还表现出了出色的速率能力。我们通过实验和理论阐明了钠离子在无烟煤-FJH 中的存储机制，包括 Na 离子在斜坡区附近的吸附和 Na 离子在低高原区占主导地位的孔隙填充。此外，还令人信服地证明了高平台容量无烟煤-FJH 阳极在构建能量密度高达 225.3 Wh kg++-1 的高能量密度无烟煤-FJH//NVP 全电池中的关键作用。我们提出的瞬时重组软碳概念涉及将传统的易石墨化软碳向非石墨化方向转变，使其更接近于具有更好纳离子存储性能的硬碳。这项工作将极大地促进低成本、高容量软碳负极材料的大规模制备和商业化应用，从而推动未来SIB的发展。