硬碳作为新兴钠离子电池技术的负极具有广阔的应用前景。目前关于硬碳中钠储存机理的理解将容量归因于石墨夹层和孔隙的填充，以及缺陷处的吸附。其充放电特性曲线通常表现为1.0~0.1V之间的斜坡区和0.1V以下的平台区。在以往的研究中，这两个区域通常被归因于不同的钠储存机制。

近日，伦敦帝国学院Maria-Magdalena Titirici报道了通过对葡萄糖进行水热处理，然后进行高温热解，制备了一系列具有系统调节的孔隙率，孔隙连通性，缺陷数量和石墨结构的硬碳。

文章要点

1）利用非原位²³Na NMR谱、X射线和中子散射建立了微结构与钠存储行为之间的关系，并利用密度泛函理论（DFT）计算进行了验证。NMR测量表明，随着孔径的增加，所储存钠的金属性质越来越强。这种准金属环境仅存在于表现出低电压平稳期的碳中，有效证明了该区域中孔隙填充的机理。

2）虽然较高的热解温度增加了孔容，但石墨夹层内和跨缺陷的扩散路径减少了，使得一些孔隙无法进入，并限制了倾斜区域的钠存储；因此，优化硬质碳的性能是在保持扩大的层间距离、缺陷数量和开放的扩散路径之间取得平衡，同时也最大化了可进入孔隙的大小。

Heather Au, et al, A revised mechanistic model for sodium insertion in hard carbons, Energy Environ. Sci., 2020

DOI: 10.1039/D0EE01363C

https://doi.org/10.1039/D0EE01363C