在氮掺杂的生物质衍生碳材料中，石墨碳笼结构包裹钴纳米颗粒，使得钠硫电池具备高性能

《Journal of Materials Chemistry A》：Graphitic carbon cage structure encapsulating cobalt nanoparticles in nitrogen-doped biomass-derived carbon materials enables high-performance sodium–sulfur batteries

钠硫电池研究开发新型生物质碳载体通过整合废弃松子壳与钴化合物形成石墨碳笼包裹钴纳米颗粒结构有效抑制多硫化物 shuttle效应和体积膨胀问题实现1C倍率下1500次循环容量保持率50.99%和5C高容量679.57 mAh/g为低成本长寿命电池提供新方案

　　

室温钠硫电池因其高理论能量密度和成本效益而成为大规模储能应用的有希望的候选者。然而，多硫化物穿梭效应、缓慢的反应动力学以及硫阴极的体积膨胀严重阻碍了其实际应用的发展。在这项研究中，通过一种可持续的策略，将废弃的松子壳与钴（Co）化合物结合在碳化过程中，开发出一种新型的生物质衍生碳载体（PN-1M-Co）。该材料具有石墨碳笼结构，将钴纳米颗粒封装在掺氮碳中，并具有精确调控的孔隙结构。研究表明，PN-1M-Co通过降低活化能加速了硫的多电子还原反应动力学，并促进了S?直接一步转化为Na?S的过程，避免了中间多硫化物的形成。此外，这种碳载体还减轻了充放电循环过程中电极体积膨胀造成的应力效应。结果，S@PN-1M-Co电极在1C电流密度下经过1500次循环后仍保持509.9 mAh g?1的容量，并在5C电流密度下展现出679.57 mAh g?1的高容量。这项工作为设计基于生物质和碳的新型载体以制造低成本、长寿命的室温钠硫电池提供了新的见解。