​西工大AEM：改性硬碳助力低温钠离子电池

钠离子电池在低温下优异的电化学性能被认为是一项有前途的技术优势。然而，Na+传输动力学的不足和硬碳负极表面复杂的界面反应阻碍了商业钠离子电池的实际应用。

在此，西北工业大学谢科予、沈超等人提出了在商用硬碳颗粒表面增加 CoN4位点，从而增强低温下的钠存储性能。研究表明，表面改性的硬碳负极材料（HC-Z1）在3 A g -1@25°C时的倍率性能为220.6 mAh g -1，在0.06 A g -1@‐20°C时的容量保留率为89%，其可逆容量为288.7 mAh g -1。此外，即使在低至-40°C的温度下、0.06 A g−1时其可逆容量仍保持在270 mAh g−1。

图1. DFT计算总之，该工作通过ZIF-67制备了与CoN4构型集成的曲面碳层。结果证实，改性后的硬碳材料表现出优异的倍率性能和低温性能。具体而言，CoN4结构可促进NaPF6的分解，改善电荷转移动力学。此外，富含NaF的致密SEI可显著降低Rsei和Rct；同时局域电场可有效增强Na+在碳表面的吸附，从而加速了原本缓慢的脱溶过程和低温下Na+的扩散。因此，控制硬碳的局部结构和SEI可以显著提高硬碳在钠离子电池中的电化学性能。同时，该工作将有助于设计更实用的硬碳材料进而促进其商业应用。

图2. 低温下的电池性能

Locally Curved Surface with CoN4 Sites Enables Hard Carbon with Superior Sodium‐Ion Storage Performances at −40 °C, Advanced Energy Materials 2024 DOI: 10.1002/aenm.202304537