Bicontinuous Structure Mediated Microstructural Engineering of Hard Carbon for Enhanced Sodium Storage

材料科学 阳极 碳纤维 储能 电化学 化学工程 微观结构 纳米技术 介孔材料 容量损失 计算机数据存储 电化学储能 电流密度 能量密度 氢气储存 钠离子电池 热能储存
作者
Chen Tang,Wenwei Zhang,Yixiao Zhang,Qinyou An,Fugui Xu,Guoxiu Wang,Yiyong Mai
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (5): e11632-e11632 被引量:8
标识
DOI:10.1002/adma.202511632
摘要

Abstract Sodium‐ion batteries (SIBs) are a promising energy storage technology due to the abundance and low cost of sodium resources. However, their practical application is hindered by challenges, including high irreversible capacity loss during initial cycles, poor rate performance, and structural instability. Here, a bicontinuous mesoporous hard carbon with a single primitive (SP) microstructure (coined SP–HC) is introduced that addresses these limitations through microstructural engineering. This SP–HC design increases the density and accessibility of Na + storage sites, enhances carbon disorder, and expands interlayer spacing, leading to improved sodium storage capacity and kinetics. The 3D continuous meso‐channels enable rapid Na + transport, achieving an exceptional rate performance of 172 mAh g −1 at 10 A g −1 (full charge in 1 min). Remarkably, the SP–HC anode exhibits unprecedented cycle stability, retaining a high capacity of 80 mAh g −1 even after 100 000 cycles at a high current density of 10 A g −1 , which represents the best cycle stability reported for hard carbon‐based anodes of SIBs. This study provides an insight into the critical role of microstructural engineering in optimizing electrochemical storage of hard carbon anodes for SIBs.
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