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
刚刚
ning发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
henkey完成签到,获得积分20
1秒前
1秒前
zcy完成签到,获得积分10
1秒前
cheng233完成签到,获得积分10
1秒前
大模型应助daggeraxe采纳,获得10
2秒前
jj完成签到,获得积分10
2秒前
凉凉有点热完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
贤惠的饼干完成签到,获得积分10
3秒前
961发布了新的文献求助10
3秒前
领导范儿应助杰尼龟采纳,获得10
3秒前
打工研狗完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
早点睡完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
SH给绝世的容颜的求助进行了留言
4秒前
5秒前
5秒前
李婧完成签到,获得积分10
5秒前
hl发布了新的文献求助20
5秒前
5秒前
龙傲天发布了新的文献求助10
6秒前
Zxx完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
qaq发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
6秒前
鳗鱼摇伽完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
领导范儿应助从容的采梦采纳,获得10
7秒前
牛马一生完成签到,获得积分10
8秒前
8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
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
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
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
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 7299311
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8917838
关于积分的说明 18884467
捐赠科研通 6964205
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3210849
关于科研通互助平台的介绍 2380218
邀请新用户注册赠送积分活动 2187473