1 nm‐Level Solid Electrolyte Interphase on Coal‐Based Hard Carbon Enables Superior Sodium Storage

电解质 材料科学 碳纤维 微型多孔材料 法拉第效率 化学工程 阳极 电池(电) 纳米技术 氧气 蚀刻(微加工) 图层(电子) 相间 表层 体积热力学 表面改性 析氧 比表面积 储能 离子 电化学 电极
作者
Yong Zhang,Yuanzhang Zhao,Qi Yang,Puda Lu,Zhengbing Ren,Xin Wang,高好 森,Zhengjie Shang,Song Yuhai,Yifei Hou,Yue Ma,Yongchao Tang,Lipeng Zhang,Qunsheng Li,Jieshan Qiu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (34): e73153-e73153
标识
DOI:10.1002/adma.73153
摘要

ABSTRACT Solid electrolyte interphase (SEI) stands as a pivotal determinant of battery performance, governing ion transport and storage behavior, yet precise control over its thickness remains a formidable challenge. Here, we construct a 1 nm‐level SEI on coal‐based hard carbon through developing a synergistic regulation strategy toward surface chemistry and microstructure. Oxygen‐lean surface chemistry and typical micropore structure are created via phosphate‐directed oxygen and carbon etching in a confined microenvironment established by pitch light component surface coating. The surface oxygen content is remarkably reduced from 6.80 to 1.73 at.%, while the pore volume is enlarged by four times. The surface chemistry and structure properties of hard carbon contribute to the construction of 1 nm‐level SEI featured by an organic outer layer and an inner layer rich in Na 2 O and Na 2 CO 3 , which represents the lowest value in current hard carbon anodes of sodium‐ion batteries. Consequently, the as‐designed coal‐based hard carbon achieves superior initial coulombic efficiency (92.18%), reversible capacity (363 mAh g −1 ) and rate capability (231.2 mAh g −1 at 3 A g −1 ). This study provides a new material design approach to precise SEI thickness control, promising to inspire extensive research across diverse battery chemistries.
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