Circumventing Self‐Diffusion Enables High‐Rate Hard Carbon Anodes

材料科学 阳极 碳纤维 无定形碳 石墨 无定形固体 纳米技术 动力学 化学工程 扩散 功率密度 扩散阻挡层 阴极 异质结 插层(化学) 电流密度 密度泛函理论 各向同性 纳米颗粒 电极 过渡金属 纳米复合材料 金属 储能 复合数
作者
Zhou-Quan Lei,Shu-Hao Xiao,Zhongshuai Ran,Shuai‐Peng Liu,Xiao‐Chuan Su,Yu‐Jie Guo,Wei Xiang Li,Qiang Li,Sailong Xu,Ya‐Xia Yin,Yu-Guo Guo
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: e13193-e13193
标识
DOI:10.1002/adma.202513193
摘要

Abstract Hard carbons (HCs) are promising anode materials for sodium‐ion batteries (SIBs), yet their application faces a critical challenge that sluggish kinetics in low‐potential regions (<0.1 V) severely limit fast‐charging capability, and the origin of this limitation remains unclear. Here, this study reveals slow sodium self‐diffusion within metallic clusters as the fundamental barrier of hard carbons, by combining first‐principles calculations and in/ex situ characterizations. By rationally designing a heterostructure where long‐ranged anisotropic graphitic nanobelts are in situ embedded into isotropic amorphous carbon matrix, Na + diffusion kinetics is redirected from the slow metallic‐cluster self‐diffusion to the rapid interlaminar pathways through the extended graphitic stacks, thereby significantly circumventing the sodium diffusion barrier at the low potential. The optimized HCs achieve a high reversible capacity (386 mAh g −1 at 20 mA g −1 ), exceptional rate capability (312 mAh g −1 at 200 mA g −1 ), and robust long‐term cyclic stability (98% after 1000 cycles) in a conventional ester electrolyte, with energy density and power density surpassing those of the state‐of‐the‐art graphite in lithium‐ion batteries. These findings provide fundamental insights into high‐rate hard carbons for advanced SIBs.
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
刚刚
Nolan发布了新的文献求助10
刚刚
追寻向彤应助六六采纳,获得10
1秒前
wuqilong完成签到,获得积分10
1秒前
西钺发布了新的文献求助20
1秒前
1秒前
杳yaozz完成签到,获得积分20
1秒前
RS6发布了新的文献求助10
1秒前
Regulus完成签到,获得积分10
2秒前
弥敦道发布了新的文献求助10
2秒前
天天快乐应助星星采纳,获得10
2秒前
淡然路灯发布了新的文献求助10
2秒前
伶俐晓博完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
3秒前
松松包发布了新的文献求助40
3秒前
小傅发布了新的文献求助10
3秒前
沙世平发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
123完成签到,获得积分20
4秒前
犹豫千儿发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
Owen应助悲凉的以珊采纳,获得10
5秒前
6秒前
ironsilica发布了新的文献求助10
6秒前
啊啊啊啊发布了新的文献求助20
6秒前
可可完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
小乐子发布了新的文献求助10
7秒前
喆123完成签到 ,获得积分20
7秒前
zzzz发布了新的文献求助10
7秒前
zhangzz发布了新的文献求助10
8秒前
打打应助hzymed采纳,获得10
8秒前
见录发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
9秒前
充电宝应助朱玉采纳,获得10
9秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Arthritis and Related Conditions, An Issue of Orthopedic Clinics 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7285564
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8906058
关于积分的说明 18845833
捐赠科研通 6955265
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3208160
关于科研通互助平台的介绍 2378341
邀请新用户注册赠送积分活动 2183746