湘潭大学黄建宇、唐永福、梁永日ACS Energy Lett.：尿素添加剂调控煤基硬碳的微观结构与官能团实现 165\u202FWh\u30FBkg\u207B\u00B9 钠离子软包电池

背景：钠离子电池作为锂离子电池的理想补充，因钠源可持续而备受关注，但其性能受限于缺乏优质负极材料。煤基硬碳成本低廉且潜力巨大，但存在可逆容量低、倍率性能差、Na⁺存储机制不明确等问题，且现有优化策略存在Na⁺传输动力学受限的缺陷。研究目的：湘潭大学研究团队以尿素为添加剂调控煤基硬碳的微观结构与官能团，旨在提升其钠离子存储性能并明晰相关存储机制。结论：通过尿素热解产生的NH₃、CO、NO调控硬碳的N/O官能团与微观结构，制备的N1C-1300样品富含亲Na⁺官能团，形成短横向尺寸、厚石墨层的准石墨纳米晶与平均直径2.5 nm的闭孔结构，构建了“吸附-嵌插/孔填充”的Na⁺存储机制。该硬碳表现出优异的电化学性能，半电池可逆容量达356.0 mAh·g⁻¹，全电池循环稳定性高，软包电池能量密度达165 Wh·kg⁻¹，同时阐明了稳定的固体电解质界面形成机制，为钠离子电池碳基负极设计提供了重要指导。