| 研究背景 隨著全球變暖的加劇,傳統汽油動力系統正逐步向可持續的電動能源框架轉型。鈉離子電池(SIBs)因其鈉資源豐富且與現有鋰離子電池制造基礎設施兼容,成為電網規模儲能應用的有力候選。然而,實現其快速充電動力學是充分發揮其潛力的關鍵。目前,碳基負極材料雖技術成熟,但鈉離子的插入/提取動力學緩慢,限制了其快速充電性能。因此,開發具有快速鈉離子存儲和釋放能力的負極材料成為當務之急。 成果簡介 在這項研究中,研究人員設計了一種新型的層級結構負極材料,通過在中空碳球(HCS)上引入氮化碳(g-C3N4)電子惰性層,制備出CN@HCS復合材料。這種結構不僅加速了鈉離子(Na+)的擴散,還有效抑制了副反應,實現了選擇性電子篩選。實驗結果顯示,該材料在高達40A g−1的電流密度下仍能保持高性能,且在40000次循環后容量幾乎無衰減,展現出卓越的倍率性能和循環穩定性。此外,基于CN@HCS負極的全電池能夠在0.1小時內完成快速充電,并提供長達1小時的放電時長,同時實現了21600W kg−1的高功率密度。 |