华南理工大学熊训辉Angew.：高性能钠离子电池最新进展！

闭孔在提高硬碳（HC）阳极的钠储存能力方面起着至关重要的作用，然而，在聚合物衍生 HC 中，闭孔的形成机制以及在分子水平上的有效调控策略仍然缺乏。

近日，华南理工大学熊训辉团队首次提出利用立体阻碍效应，通过在前驱体主链内部和主链之间接枝芳香环，在聚合物衍生的HC中形成封闭孔隙。实验数据和理论计算证明，芳香环侧基的立体滞后效应可以增加聚合物前驱体的骨架刚性和内部自由体积，从而防止过度石墨化，促进碳化过程中封闭孔隙的形成。因此，制备的HC阳极在 0.1 C时的放电容量显著提高到 340.3 mAh/g，速率性能得到改善（5 C时为 210.7 mAh/g），循环稳定性也得到提高（2 C时 1000 次循环的稳定性为 86.4%）。这项研究对通过立体阻碍工程形成闭孔的机理有了新的认识，有助于开发钠离子电池用高性能聚合物衍生HC阳极。该成果以《Steric Hindrance Engineering to Modulate the Closed Pores Formation of Polymer-Derived Hard Carbon for High-Performance Sodium-Ion Batteries》为题表在《Angewandte Chemie International Edition》。第一作者是Lin Jianhao。 

综上所述，立体阻碍效应被首次作为一种有效的策略用于改性聚合物前驱体，以制备用于 SIB 的高性能HC阳极。实验数据和理论计算表明，芳香环侧基对聚合物的立体阻碍效应可以增加骨架刚性和内部自由体积。这样，聚合物在碳化过程中的重排和过度石墨化现象就能得到有效抑制，前驱体中的自由体积也能促进HC中封闭孔隙的形成。因此，所获得的HC阳极在 0.1 C时具有 340 mAh/g的高可逆放电容量、令人印象深刻的速率性能（5 C时为 210 mAh/g）和卓越的循环稳定性，在 2 C下循环 1000 次后容量保持率为 86.4%。工作不仅丰富了闭孔的形成机理，还为未来设计用于高性能 SIB 的聚合物衍生HC提供了新的视角。