近日，材料学院徐斌教授课题组在Advanced Energy Materials上发表了题为“Extended “Adsorption–Insertion” Model: A New Insight into the Sodium Storage Mechanism of Hard Carbons”的学术论文，报道了一种对硬炭储钠机制的新认识---改进的“吸附-嵌入”模型，可以很好地解释硬炭材料的储钠行为和性能随热解温度的演变规律，对高性能钠离子电池硬炭负极材料的结构设计和调控具有重要的指导意义。
由于钠资源丰富、成本低廉，钠离子电池被认为是面向规模储能的新型二次电池。硬炭材料比容量高、结构稳定且制备工艺简单、环境友好，是最具商业化前景的钠离子电池负极材料。虽然近年来人们在硬炭负极材料的制备方面做了大量的尝试和探索，但硬炭材料的储钠机制国内外还存在争议，充放电曲线上高电压的斜线区和低电压的平台区的归属一直未能取得一致的认识，制约了高性能硬炭负极材料的结构设计和开发。目前，关于硬炭的储钠机制主要有3种观点，Jeff Dahn等提出的“嵌入-填充”机制、Tarascon等提出的“吸附-填充”机制和曹余良等提出的“吸附-嵌入”机制。这三种观点均基于各自的实验结果，但都难以完全解释所有的实验现象。本工作通过对一系列不同微观结构的硬炭材料的电化学储钠行为与其结构参数的关联，并结合理论计算，提出了改进的“吸附-嵌入”机制，阐明了硬炭材料的储钠行为和性能随热解温度的演变规律，并将理论计算和实验研究相结合，首次指出硬炭层间嵌钠的理论容量为279 mAh/g（对应于NaC8）。
本文第一作者为我院博士生孙宁，徐斌教授为本文的通讯作者，北京化工大学为第一完成单位，武汉大学、中科院物理所为合作单位。本研究工作得到了北京市科技计划项目、国家重点研发计划项目和国家自然科学基金项目的资助。
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201901351
