A Restacking Inhibited Carbonization Pathway for Graphitization‐Prone Precursors Toward Long‐Life Sodium‐Ion Batteries

碳化 法拉第效率 材料科学 堆积 阳极 碳纤维 化学工程 反应性(心理学) 密度泛函理论 位阻效应 水热碳化 石墨烯 纳米技术 氧化物 电池(电) 表征(材料科学) 有机化学 碳化作用 氧化脂质 自组装 热塑性塑料 上部结构 硝酸 沥青质
作者
Yuhan Liu,H Yang,Qianxun Li,Ruohong Bian,Xueyan Kang,Wanran Lin,Li J,Feng Jiang,Jiannan Pei,Zhouguang Lu,Zhenghe Xu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: e73451-e73451
标识
DOI:10.1002/adma.73451
摘要

ABSTRACT Theory‐guided design of hard carbon anode from graphitization‐prone precursors remains challenging because oxidation and carbonization routes lack mechanisms to selectively disrupt ordered π–π stacking while preserving structural integrity during carbonation for performance. We propose an intrinsic heteroatom‐assisted site‐preferential oxidation mechanism that enables framework disruption and kinetically inhibits restacking during carbonization of petroleum asphaltenes rich in heteroatoms. Electronic inhomogeneity of nitric acid makes its acid‐derived radicals preferentially anchor on heteroatom‐modified sites, inducing steric hindrance and oxidation‐guided pore evolution that yields turbostratic hard carbon with expanded interlayer spacing and closed pores. Operando characterization and density functional theory (DFT) calculations identified this heteroatom‐mediated localized reactivity as the origin of suppressed graphitization and enhanced sodium‐storage kinetics. The resulting material delivers a high initial Coulombic efficiency (ICE) of 89.7% and a reversible capacity of 404.1 mAh g −1 , with a 93.2% capacity retention after 2200 cycles, outperforming most reported pitch‐derived hard carbons. Practical applicability is demonstrated in a 1.2 Ah pouch‐cell, while cradle‐to‐gate life cycle assessment (LCA) indicates substantially reduced environmental impacts as compared with representative commercial hard carbons. Beyond offering a generalizable strategy for converting low‐quality thermoplastic carbon sources into durable sodium‐ion battery anode materials, this study also offers mechanistic insights into selective carbonization pathways.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
冰山一脚尖完成签到,获得积分10
1秒前
Zhusy发布了新的文献求助10
1秒前
zdx完成签到,获得积分20
1秒前
xhtnt97发布了新的文献求助10
2秒前
orixero应助苹果满天采纳,获得10
2秒前
2秒前
幸运完成签到,获得积分10
2秒前
feng应助南翔彬采纳,获得20
3秒前
HHSQ1发布了新的文献求助10
4秒前
Ava应助诗棵采纳,获得20
6秒前
三三发布了新的文献求助10
6秒前
Mm15s发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
橘子汽水发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
欢呼的白玉完成签到 ,获得积分10
8秒前
计蒙发布了新的文献求助10
9秒前
bkagyin应助怕孤单的幼萱采纳,获得10
9秒前
vera完成签到 ,获得积分10
9秒前
HXX19完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
乌龟关注了科研通微信公众号
13秒前
汉堡包应助Zhusy采纳,获得10
14秒前
yxl完成签到,获得积分10
15秒前
昵称完成签到,获得积分10
16秒前
牧青完成签到,获得积分10
17秒前
阿俞完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
绿刺猬发布了新的文献求助10
18秒前
生动的访琴完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
curry发布了新的文献求助10
19秒前
王柯发布了新的文献求助20
19秒前
20秒前
yy32323完成签到,获得积分10
20秒前
HHSQ1完成签到,获得积分10
21秒前
eee完成签到 ,获得积分10
21秒前
李爱国应助三三采纳,获得10
21秒前
高分求助中
Psychopathic Traits and Quality of Prison Life 1000
Malcolm Fraser : a biography 680
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
A Foreign Missionary on the Long March: The Unpublished Memoirs of Arnolis Hayman of the China Inland Mission 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6452675
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8264409
关于积分的说明 17611401
捐赠科研通 5518074
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2904165
邀请新用户注册赠送积分活动 1880991
关于科研通互助平台的介绍 1723235