硬碳是一种用于钠离子电池（SIBs）的极有前途的负极材料。然而，其有限的钠化位点导致的低实际容量，严重阻碍了它们在SIBs中的应用。

基于此，南方科技大学卢周广教授报道了一种策略，考虑到吡啶N可以提供额外的储钠位点，在循环过程中具有稳定的C-N•和C-C•自由基，在硬碳中引入了超高浓度的吡啶N（≈7.9%）。

文章要点

1）为了暴露更多的储钠自由基位点，通过在热解过程中释放 NH₃ 构建了具有多级孔结构的 3D 结构。

2）实验结果显示，具有额外钠化位点的硬碳在 电流密度为20 mA g^-1 时表现出令人印象深刻的 434 mA hg^-1 的高容量，在 5 A g^-1 的电流密度下具有 238 mA hg^-1 的优异倍率性能和5000 次循环后98.7%的高容量保持率。

3）研究人员通过非原位电子顺磁共振技术、原位拉曼技术和密度泛函理论（DFT）计算进一步研究了自由基诱导的Na吸附机制。结果表明，硬碳中额外的钠化源于低电位下的静电相互作用。

这项工作构建了额外自由基的储钠模型，并提供了一种扩展策略来提高 SIBs 负极材料的电化学性能。

参考文献

Qingmeng Gan, et al, Extra Sodiation Sites in Hard Carbon for High Performance Sodium Ion Batteries, Small Methods 2021

DOI: 10.1002/smtd.202100580

https://doi.org/10.1002/smtd.202100580