Refining Chemical Evolution of Resin Toward High‐Performance Hard‐Carbon Anodes

阳极 法拉第效率 材料科学 精炼(冶金) 碳纤维 化学工程 电池(电) 纳米技术 模板 降级(电信) 电化学 动力学 催化作用 工作(物理) 成核
作者
Ruyao Zhang,Xiang Wang,Yangyang Chu,Shuaipeng Liu,Wenkai Zhai,Zeyu Zhu,Jinlin Pan,Binghao Wu,Qiang Li,Weixiang Li,Ya‐Xia Yin,Sailong Xu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:: e73426-e73426
标识
DOI:10.1002/smll.73426
摘要

ABSTRACT Hard carbon (HC) anodes are pivotal for advancing sodium‐ion battery technology, yet their performance is fundamentally limited by the sluggish ion‐insertion kinetics into closed pores during the low‐voltage plateau. Prevailing improvement approaches, relying on extrinsic templates or graphitic carbon additives, typically compromise structural precision or scalability. Here, we demonstrate a molecular engineering strategy by tailoring the pre‐condensation of a resorcinol‐formaldehyde resin. This modification simultaneously modulates the evolution of light volatiles and guides the ordered alignment of polycyclic aromatic hydrocarbons during pyrolysis, yielding an HC architecture with increased accessible closed pores and expanded pseudo‐graphitic domains. The optimized HC anode delivers a significantly enhanced low‐voltage plateau capacity (from 183 to 255.5 mAh g − 1 ) and a total reversible capacity of 349.8 mAh g − 1 at 60 mA g − 1 with an initial Coulombic efficiency (ICE) of 86.69%. The anode also sustains 260.8 mAh g − 1 at a high rate of 200 mA g − 1 in a standard ester‐based electrolyte. The strategy's generality is confirmed using a resorcinol‐amine resin, achieving a comparable capacity of 360.8 mAh g − 1 and an ICE of 83.17%. This work establishes a scalable, template‐free synthesis pathway for high‐performance HCs via molecular precursor regulation.
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