近日，北京化工大学王峰教授/牛津教授团队在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表了题为“Realizing Hard Carbon Anodes with Dual-high Slope and Plateau Capacities: From Precursor Design Principle to Sodium Storage Mechanism”的研究工作。

该工作系统探究了前驱体因素对纤维素及其衍生物基硬碳负极的性能影响，通过选取三种结构明确的纤维素及其衍生物作为前驱体，即羟乙基纤维素（HEC），微晶纤维素（MCC），以及通过TEMPO氧化法获得的纳米纤维素（TOCNC），通过一步碳化法以及球磨处理在1500 ºC下制备了三种结构区别明显的硬碳材料（命名为X-1500；X为前驱体缩写），基于三种前驱体在结晶度，侧链以及含氧官能团方面的差异，细致分析了前驱体因素对最终硬碳结构和电化学性能的影响，结合原位以及非原位表征手段，明确了三种前驱体的成碳机理。基于对硬碳结构的精准分析解构，对硬碳材料的微晶尺寸，碳层间距以及缺陷密度等进行量化，提出了斜坡区容量和平台区容量的关键参数，其中HEC-1500硬碳负极基于纤维素侧链的空间位阻效应展现出小而薄的类石墨微晶结构以及丰富的闭孔结构，兼顾高斜坡区/平台区容量（177.3 mAh g^-1/216.7 mAh g^-1），组装的NVP||HEC-1500全电池展现出了优异的循环性能，在500圈循环后仍然具有100.2 mAh g^-1的高比容量，组装的安时级软包电池具有2.95 Ah的高初始容量，在1C倍率下经过200圈循环以后，其容量保持率为98.3%，即使在2C倍率下，经过200圈循环以后其容量保持率仍达到了91.1%，基于整个软包电池计算的能量密度达到了128.2 Wh kg^-1。

材料学院博士研究生肖建启为论文的第一作者，王峰教授、牛津教授为论文的共同通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。

文章信息：Xiao, J.; Song, J.; Li, M.; Lu, Z.; Fujishige, M.; Takeuchi, K.; Endo, M.; Li, X.; Niu, J.; Wang, F. Realizing Hard Carbon Anodes with Dual-High Slope and Plateau Capacities: From Precursor Design Principle to Sodium Storage Mechanism. Adv. Funct. Mater. e21988.

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202521988