Transcending Conventional Carbon Nitrides: Three‐in‐One Multi‐Molecular Synergy Engineering in Covalent Heptazine Framework Unlocks Roust High‐Rate Sodium‐Ion Storage

材料科学 共价键 纳米技术 合理设计 氮化碳 氮化物 碳纤维 石墨氮化碳 电极 电池(电) 化学工程 电导率 导电体 碳纳米管 自组装 金属有机骨架 耐久性 工作(物理) 实现(概率)
作者
Yanxin Yu,Yufan Ren,Yanbiao Ren,Qianqian Jin,Hailin Cong,Shi Wang,Zhong Jin
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (33) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adfm.202529540
摘要

ABSTRACT Carbon nitrides (CNs), particularly graphitic carbon nitride (g‐C 3 N 4 ), show promise as electrodes for sodium‐ion batteries (SIBs) due to exceptional stability and Na + storage potential. However, the low intrinsic conductivity and insufficient activity of CNs hamper the realization of both high capacity and high stability. Herein, this work proposes a multi‐active‐function modulation strategy to solve such challenges by integrating heptazine with functional conductive modules via active linkers, as exemplified by the rational design of a benzothiadiazole cooperated with alkynyl bifunctionalized covalent heptazine framework (BTA‐CHF). This covalent linkage, via the alkynyl bridge, creates a fully electron‐conductive skeleton densely packed with multiple Na + ‐storage sites. Thus, as a SIBs anode, BTA‐CHF renders record‐high performance with exceptional capacity (912.1 mAh g −1 at 0.1 A g −1 ), outstanding rate property (273.8 mAh g −1 at 10.0 A g −1 ), and inspiring cyclability (∼93.9% capacity sustainability through 20 000‐cycles at 10 A g −1 ). More impressively, the BTA‐CHF//Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 full battery exhibits a notable capacity of 836.8 mAh g −1 at 0.1 A g −1 , remarkable high‐rate performance of 166.9 mAh g −1 at 10 A g −1 , and maintains 143.2 mAh g −1 after 1000 cycles at 10 A g −1 . This work demonstrates a novel approach to engineer advanced CNs electrodes for high‐efficiency SIBs.
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