Deconstruction Engineering of Lignocellulose Toward High‐Plateau‐Capacity Hard Carbon Anodes for Sodium‐Ion Batteries

碳化 碳纤维 生物量(生态学) 材料科学 化学工程 阳极 纳米技术 化学 复合材料 电极 复合数 扫描电子显微镜 海洋学 地质学 工程类 物理化学
作者
Zongyi Huang,Jia‐Hong Huang,Lei Zhong,Wenli Zhang,Xueqing Qiu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (50): e2405632-e2405632 被引量:134
标识
DOI:10.1002/smll.202405632
摘要

Abstract Biomass‐derived hard carbon is a promising anode material for commercial sodium‐ion batteries due to its low cost, high capacity, and stable cycling performance. However, the intrinsic tight lignocellulosic structure in biomass hinders the formation of sufficient closed pores, limiting the specific capacity of obtained hard carbons. In this contribution, a mild, industrially mature pretreatment method is utilized to selectively regulate biomass components. The hard carbon with a rich closed pore structure is prepared by optimizing the appropriate ratio of biomass composition. Optimized etching conditions enhanced the closed pore volume of hard carbon from 0.15 to 0.26 cm 3 g −1 . Consequently, the engineered hard carbon exhibited excellent electrochemical performance, including a high reversible capacity of 346 mAh g −1 with a high plateau capacity of 254 mAh g⁻¹ at 50 mA g⁻¹, robust rate capability, and cycling stability. The optimized hard carbon shows an 88 mAh g⁻¹ increase in plateau capacity compared to hard carbon from directly carbonizing bamboo fibers. This mature approach provides an easy‐to‐operate industrial pathway for designing high‐capacity biomass‐based hard carbons for sodium‐ion batteries.
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