Sulfur-doped carbon nanosheet anode with superior rate performance of sodium-ion storage in ether-based electrolyte

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作者
Yu Chen,Chenglin Zhang,Yu Ling,Xueyang He,Yuhan Wu,Zidong Wang,Mingming Chen,Huimin Zhang,Yufang Xie,Yuan Liu,Dawei Cao
出处
期刊:Nano Research [Springer Science+Business Media]
卷期号:18 (6): 94907465-94907465 被引量:4
标识
DOI:10.26599/nr.2025.94907465
摘要

Heteroatom doping is a universal approach to improve rate capability for various carbon anodes of sodium-ion batteries owing to the interlayer spacing expansion and pseudocapacitive enhancement. However, there is still a limitation for ion adsorption of internal voids and dopants in the bulk phase of carbon materials due to the sluggish intercalation kinetics of large-size sodium ions. In this work, the highly sulfur-doped carbon nanosheets are synthesized and investigated as the anode of sodium-ion batteries. It shows that the electrochemical performance in ether-based electrolytes significantly outperforms that in ester-based electrolytes. The carbon anodes exhibit a specific capacity of 617 mAh g–1 at 100 mA g–1 after 300 cycles, especially an outstanding rate performance of delivering specific capacities of 305 and 191 mAh g–1 at current densities of 10 and 50 A g–1, respectively. It is speculated that the ion-storage kinetics was greatly enhanced in ether-based electrolytes owing to the better accessibility of sodium-ion diffusion from electrode interfaces to internal hosts. As a result, the carbon nanovoids and sulfur dopants in the bulk phase are efficiently activated for ion storage. This work provides a new insight into the ion-storage mechanism optimization of carbon materials for sodium-ion batteries.

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