从纳米到微米尺寸的空心碳球，由金属有机框架（MOFs）和聚苯乙烯制备，用于钠离子储存

《ACS Applied Nano Materials》：Hollow Carbon Spheres from Nano to Micron Sizes Derived from MOFs and Polystyrene for Sodium-Ion Storage

通过包覆ZIF-67纳米颗粒调控多孔空心碳球（HCS）的尺寸，成功实现低电压下钠离子电池高容量电极材料，抑制枝晶并保持1000次循环稳定性。

　　

硬碳被认为是钠离子电池（SIBs）中最理想的电极材料，但在较低电压（<0.1 V vs Na⁺/Na）下进行电沉积已成为其实际应用中的关键问题。在较低电压下，硬碳会发生枝晶生长，从而引发安全风险，这促使科学家们关注电池的充电区域。因此，开发能够在高于0.1 V vs Na⁺/Na的电压下工作的、具有与硬碳相当电容的微纳结构可控碳基材料变得十分必要。本文首次提出了一种高效的物理化学重构方法：通过在生长动力学可控的聚苯乙烯球表面涂覆沸石咪唑框架-67（zeolitic imidazolate framework-67）纳米颗粒，制备出不同尺寸的纳米多孔空心碳球（HCS）。这种坚固的中空结构在倾斜的电压区域内表现出完整的伪电容式Na⁺储存机制，其电容与硬碳相当。优化后的900纳米大小的HCS具有403.35 m² g^–1的表面积，在0.03 A g^–1的电流下可实现309 mAh g^–1的电容，并且在1 A g^–1+离子传输过程。这些电化学对比研究凸显了尺寸可控的多孔结构在提升离子传输效率和机械韧性方面的关键作用，使HCS成为钠离子电池阳极材料的首选候选者。