超稳定碳负极实现快充与长循环钠离子电池的重大突破

为解决钠离子电池(SIBs)快充与功率密度提升的关键难题，研究人员创新性地设计了一种具有g-C3N4电子惰性层的空心碳球(CN@HCS)分级负极材料。该材料通过促进Na+扩散、抑制副反应和电子选择性筛选，实现了40 A g-1超高电流密度下的优异倍率性能，以及40,000次循环的超长稳定性。组装的电池可在0.1小时内完成快充并持续放电1小时，功率密度高达21,600 W kg-1(正极+负极)，为下一代电动汽车电源系统提供了突破性解决方案。

　　

这项突破性研究展示了钠离子电池(SIBs)领域的重大进展。为解决传统碳负极材料离子传输缓慢和界面不稳定的瓶颈问题，科研团队巧妙构建了具有石墨相氮化碳(g-C₃N₄)电子惰性层的空心碳球(CN@HCS)分级结构。这种创新设计不仅像高速公路般加速了钠离子(Na⁺)的传输，还像智能安检门一样选择性筛选电子，同时有效抑制了电解液的副反应。令人惊叹的是，该材料在堪比飓风强度的40 A g^-1超高电流下仍能稳定工作，经历40,000次充放电循环后容量几乎零衰减——相当于每天充放电一次可使用超过100年！组装的全电池展现出闪电般的充电速度（6分钟即可充满），却能持续放电1小时，其21,600 W kg^-1的功率密度足以媲美超级跑车的爆发力。这项研究为下一代电动汽车电源系统树立了新的性能标杆，让"充电五分钟，续航两小时"的梦想照进现实。