表面功能化核桃壳硬碳实现高倍率钠离子电池负极材料性能突破

本研究针对硬碳(HC)作为钠离子电池负极材料时初始库伦效率(ICE)低和倍率性能差的核心问题，来自国内的研究人员通过无水乙酸钠表面功能化策略对核桃壳衍生硬碳进行改性，成功制备出具有优化结构有序性、扩大层间距(0.3723 nm)和增强官能团兼容性的WHC@Ac-5材料，其可逆比容量达346.09 mA h g?1，ICE达83.09%，在1500 mA g?1高电流密度下较原始样品提升16.12%-28.38%，为高性能钠离子电池开发提供了创新解决方案。

　　

作为钠离子电池(Sodium-Ion Batteries, SIBs)最具前景的负极材料，硬碳(Hard Carbon, HC)虽展现出巨大潜力，但其电化学性能受限于初始库伦效率(Initial Coulombic Efficiency, ICE)不理想和倍率能力不足，这些限制与HC的微观结构和表面化学特性密切相关。为提升电化学性能，本研究创新性地采用无水乙酸钠对核桃壳衍生硬碳进行表面功能化处理，成功获得具有优化结构有序度、扩大层间距(0.3723 nm)以及增强官能团兼容性的HC材料。优化样品WHC@Ac-5呈现出有序结构、0.3723 nm的扩张层间距，并有效引入C=C和C=O官能团，从而实现346.09 mA h g^?1的高可逆比容量，同时保持83.09%的优异ICE。在1500 mA g^?1高电流密度下，经乙酸钠处理的样品(WHC@Ac-4/5/10)相比原始WHC样品显示出26.17%、16.12%和28.38%的显著可逆容量提升。该表面工程策略不仅提升了比容量，更大幅改善了倍率性能，为推进钠离子电池发展提供了有效途径。