焦煤超快热转化制备钠离子电池高容量硬碳负极材料的创新研究

（编辑推荐）本研究开创性地采用30秒超快热转化技术，将焦煤高效制备为硬碳（Hard Carbon）负极材料。通过精准调控石墨微晶层间距（3.71 ?）与纳米闭孔结构，获得比表面积（SBET）3.53 m2·g?1、0.1C下251.40 mAh·g?1容量的优异性能，揭示了钠离子"吸附-插层-孔填充"协同存储机制，为钠离子电池（SIBs）产业化提供新思路。

　　

Highlight

通过电流调节实现两阶段精准控温的焦煤超快热转化过程，在碳布夹层中观察到强烈发光现象（图1e），为后续结构调控奠定基础。

Results and discussion

温度升高导致挥发物快速释放，使CC-982硬碳材料层间距扩大至3.71 ?（图2a），同步形成纳米级闭孔。拉曼光谱显示ID/IG值从0.92（CC-800）增至1.21（CC-982），表明缺陷浓度提升（图2c）。XRD分析证实（002）晶面衍射峰向低角度偏移，对应d₀₀₂间距增大（图2d）。这种"宽间距+多缺陷+纳米孔"的三元协同结构，使材料在0.1C下实现251.40 mAh·g^?1的高可逆容量。

Conclusions

(1) 超快热转化诱导焦煤形成具有大层间距的石墨微晶与无定形碳交织结构

(2) 闭孔结构随温度升高而发育，其尺寸分布直接影响钠离子填充行为

(3) 首次提出"吸附-插层-孔填充"三机制协同模型（图5），其中<0.1V的电位平台容量主要源自纳米孔填充效应