Engineering Pseudo-Graphite-Dominated Hard Carbon as Anode for Sodium-Ion Batteries

阳极 碳纤维 石墨 离子 材料科学 锂离子电池的纳米结构 化学工程 工程物理 化学 冶金 复合材料 工程类 电极 有机化学 物理化学 复合数
作者
Hesheng Yu,Xi Liu,Ziheng Zhang,Yu Wu,Daiqian Chen,Jinri Huang,Yuping Wu,Yuanfu Chen,Jiarui He
出处
期刊:ACS energy letters [American Chemical Society]
卷期号:10 (9): 4342-4352 被引量:23
标识
DOI:10.1021/acsenergylett.5c01780
摘要

It remains challenging to develop hard carbon that simultaneously meets the requirements of initial Coulombic efficiency (ICE) and capacity for practical sodium-ion batteries (SIBs). Herein, we present a carbon nanotubes (CNT)-templating strategy to engineer pseudo-graphitic domains within hard carbon (PG-HC), resulting in enhanced graphitization extent, optimized closed pores, expanded interlayer spacing, and enriched ultramicropores. These merits enable PG-HC to have decreased defect densities and irreversible side reactions as well as enhanced sodium storage sites and transport kinetics, thus delivering an ICE of 94%, a reversible capacity of 426 mAh g–1, and long-term cycling stability. A “rich ultramicropore adsorption–expanded interlayer insertion–closed pore filling” mechanism is elucidated via in situ XRD and Raman characterizations. This work establishes a direct correlation among structural modulation, performance enhancement, and the sodium storage mechanism of hard carbon, offering valuable insights for the development of SIBs.
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