Carbon‐Layer Curvature Regulates Sodium Storage via Interfacial Electric Field Engineering

曲率 材料科学 静电学 电场 化学物理 膜曲率 工作(物理) 纳米技术 领域(数学) 静电相互作用 曲面(拓扑) 储能 化学工程 平面的 动力学 碳纤维 表面工程 分子动力学
作者
Kongqing Yu,Xin Tao,Yi Chen,Ruilin Zhu,Tiantian Wei,Bocheng zhuang,Jun Li,Huile Jin,Shun Wang,Jichang Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.77561
摘要

ABSTRACT Understanding how carbon‐layer curvature regulates sodium storage in hard carbon remains challenging because the missing link between structural curvature and Na + transport kinetics has not been experimentally resolved. Herein, hard carbons with tunable curvature are developed to elucidate the role of interfacial electrostatics in sodium storage. Kelvin probe force microscopy directly reveals a positive correlation between curvature and surface potential, providing experimental evidence that curvature governs the local electrostatic environment. Operando structural analyses demonstrate that enhanced interfacial electric fields promote early Na + intercalation, whereas excessively strong fields hinder Na + migration toward low‐potential pore filling. Consequently, Na + transport exhibits a non‐monotonic dependence on interfacial electrostatics, where moderate curvature simultaneously enables rapid Na + capture and efficient bulk transport. The optimized BC‐1000 sample, with balanced curvature and interfacial electric field, delivers a high reversible capacity of 207.5 mAh g − 1 at 10 A g − 1 . This work establishes interfacial electrostatics as the missing link connecting carbon‐layer curvature and sodium‐storage kinetics, providing a new design principle for high‐performance hard carbon anodes.
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