研究发现，碳材料中的含氧基团会影响钠离子电池的碳负极性能；然而，由于不同的氧基在碳骨架中共存，因此精确识别特定氧种类与Na+存储行为之间的相关性仍然具有挑战性。

近日，哈尔滨工业大学刘绍琴教授，高继慧教授，孙飞副教授报道了通过机械化学过程开发了一种后工程方法来实现碳骨架中精确掺杂（20.12 %）的羧基。

文章要点

1）实验结果显示，所构建的碳负极具有高可逆容量（在30 mA g^-1电流密度下达到了382 mAg^-1），出色的倍率性能（2 A g-1下为153 mAg^-1），从而全面改善了Na⁺的存储性能。

2）控制实验，动力学分析，密度泛函理论计算和operando测量结果共同表明，羧基不仅通过适当的静电相互作用充当Na⁺电容性吸附的活性位点，而且可以通过在预先吸附有Na⁺的碳层之间产生排斥力来逐渐扩大d间距，因此有助于扩散控制的Na⁺插入过程。

这项工作为合理地调整碳中的含氧基团提供了新的见解，以及通过吸附和嵌入过程的协同作用来增强可逆的Na⁺储存。

Fei Sun, et al, Carboxyl-Dominant Oxygen Rich Carbon for Improved Sodium Ion Storage: Synergistic Enhancement of Adsorption and Intercalation Mechanisms, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202002981

https://doi.org/10.1002/aenm.202002981