研究背景
随着全球变暖的加剧,传统汽油动力系统正逐步向可持续的电动能源框架转型。钠离子电池(SIBs)因其钠资源丰富且与现有锂离子电池制造基础设施兼容,成为电网规模储能应用的有力候选。然而,实现其快速充电动力学是充分发挥其潜力的关键。目前,碳基负极材料虽技术成熟,但钠离子的插入/提取动力学缓慢,限制了其快速充电性能。因此,开发具有快速钠离子存储和释放能力的负极材料成为当务之急。 成果简介 在这项研究中,研究人员设计了一种新型的层级结构负极材料,通过在中空碳球(HCS)上引入氮化碳(g-C3N4)电子惰性层,制备出CN@HCS复合材料。这种结构不仅加速了钠离子(Na+)的扩散,还有效抑制了副反应,实现了选择性电子筛选。实验结果显示,该材料在高达40A g−1的电流密度下仍能保持高性能,且在40000次循环后容量几乎无衰减,展现出卓越的倍率性能和循环稳定性。此外,基于CN@HCS负极的全电池能够在0.1小时内完成快速充电,并提供长达1小时的放电时长,同时实现了21600W kg−1的高功率密度。 |