碳涂层硬碳阳极的双功能化学预处理方法，使钠离子电池的初始库仑效率高达99.5%

《Science China-Materials》：Dual-functional chemical pre-sodiation of carbon-coated hard carbon anodes with initial Coulombic efficiency up to 99.5% for sodium-ion batteries

硬碳作为钠离子电池负极存在初始库伦效率低和SEI膜不稳定的挑战。本研究提出表面工程与溶液化学预 sodation 的协同策略：石墨碳涂层构建导电网络并保护缺陷，利用钠双苯的低电位驱动Na+预嵌入形成预SEI层，最终形成致密NaF富集的成熟SEI膜。该策略使预 sodation 硬碳电极初始库伦效率达99.5%，容量321.7 mA h g?1，全电池与NFM正极组合展现优异循环稳定性和倍率性能，验证了双策略的有效性和预 sodation 技术在快速全电池匹配中的优势。

　　

摘要

硬碳（HC）一直被视为钠离子电池（SIBs）中很有前景的负极材料，但其实际商业化应用受到初始库仑效率（ICE）低和固体电解质界面（SEI）不稳定的限制。本文提出了一种双功能策略，将表面工程与溶液化学预锂化相结合。在硬碳表面涂覆石墨碳层，不仅作为导电缓冲网络保护表面缺陷，还利用钠联苯（Na-Bp）的低电位优势来促进钠离子进入材料内部，从而在循环过程中形成预SEI层，并随后形成一层薄而致密、富含NaF的无机SEI层。这种创新方法有效弥补了初始循环中钠离子的不可逆损失，显著提高了长期循环稳定性。由于这两种策略的无缝结合，预锂化电极（pCH₄-HC）表现出99.5%的理想ICE值和321.7 mA h g^?1的高可逆容量。最后但同样重要的是，当pCH₄-HC与NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂（NFM）正极结合时，全电池pCH₄-HC∥NFM表现出优异的循环稳定性和倍率性能，充分证明了预锂化技术在快速实现全电池匹配方面的巨大优势。这验证了我们双策略方法的强大适应性，拓宽了预锂化技术的应用范围，并加速了高性能钠离子电池的发展。