近日，北京化工大学材料科学与工程学院徐斌教授团队在《Advanced Functional Materials》期刊发表了题为“Polydopamine-Assisted Synergistic Regulation of Surface Chemistry and Pore Architecture in Petroleum Coke-Derived Carbons for High-Power Sodium-Ion Batteries”的研究论文。该工作针对石油焦基碳材料储钠性能较差的问题，提出了一种聚多巴胺（PDA）辅助包覆策略，实现了石油焦基碳材料闭孔结构和表面化学的协同调控，制备了兼具高储钠容量、高首效与优异倍率性能的石油焦基硬碳负极材料。

由于钠资源丰富、成本低廉，钠离子电池在规模储能领域展现出良好的应用前景，开发高性能、低成本的碳负极材料是推动钠离子电池产业化发展的关键。石油焦具有来源广泛、含碳量高等优点，但在高温碳化过程中易形成层间距较小的软碳结构，不利于Na⁺的嵌入/脱出。针对这一问题，研究团队提出了一种聚多巴胺辅助的闭孔结构和表面化学协同调控策略，利用碱活化破坏石油焦的有序结构并引入丰富的缺陷与开放孔道，进一步通过多巴胺在石油焦基多孔炭表面原位聚合包覆、高温碳化形成均匀的氮掺杂碳层，不仅将开孔转化为闭孔，还能够调控表面化学组成，引入N-5、N-6等活性位点，增强Na⁺吸附能力。得益于闭孔结构和表面化学的协同优化，制备的石油焦基碳材料在酯类电解液中可逆储钠容量达到352.8 mAh g^-1，首次库仑效率为81.3%，且循环、倍率性能优异。匹配商业化正极组装的O3-NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂//PDAC-2钠离子全电池表现出优异的综合性能，能量密度达到282.8 Wh kg^-1，在5450 W kg^-1高功率密度下放电能量密度可保持45.4 Wh kg^-1，展现出良好的应用潜力。该工作不仅为高功率钠离子电池碳负极材料的结构设计提供了新思路，还为低成本石油焦的高值化利用开辟了新路径。

北京化工大学材料学院硕士研究生孔德瑞为论文第一作者，徐斌教授、孙宁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。

论文链接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.74902