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基于以上材料设计思路,孙克宁团队基于聚多巴胺表面涂覆技术及杂原子掺杂碳结构调控方法,制备了钠离子电池负极材料——硫氮共掺杂的介孔中空碳球(SN-MHCSs),并对其储钠机制及循环后碳结构变化进行了分析。该研究表明:1.薄壁中空球形结构,有利于离子和电子传导,能够缓冲充放电过程中的体积变化,碳球表面的介孔结构,能够促进电解液的扩散及碳球内表面的利用,较高的比表面积可以确保表面电容过程控制的快速钠储存。2.杂原子掺杂,能够增大碳层层间距,促进钠离子的扩散及存储,增加电子导电性,提升容量。3.循环过程中,钠离子的嵌入脱出能够扩大碳层间距,使碳层排布更加整齐,促进钠离子及电子的传输,带来循环后电极容量上升。
本研究为高倍率、长循环钠离子电池负极材料的发展提供了新思路,这种结构还可以应用于其他需要快速电子/离子传输、长期循环稳定性的能源体系中。
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