鈉離子電池（SIB）被認(rèn)為是大規(guī)模電能存儲(chǔ)應(yīng)用中具有成本效益的替代品或鋰離子電池的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。然而，硬碳（HC）陽(yáng)極的高成本和較差的電化學(xué)性能阻礙了其發(fā)展。為了提高碳?xì)浠衔锏拟c存儲(chǔ)容量和速率性能，本文，成都理工大學(xué)周園教授、海春喜研究員等在《Langmuir》期刊發(fā)表名為“Ball-Milling-AssistedN/OCodopingforEnhancedSodiumStoragePerformanceofCoconut-Shell-DerivedHard?Carbon?AnodesinSodium-IonBatteries”的論文，研究通過球磨和熱解技術(shù)摻雜N/O加快了椰殼衍生碳?xì)浠衔镪?yáng)極的電化學(xué)性能。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，N和O的同時(shí)引入產(chǎn)生了協(xié)同效應(yīng)，通過輕元素的共摻，增加了椰殼衍生碳?xì)浠衔锏谋砻婧豕倌軋F(tuán)、缺陷和層間距。這種出色的策略提高了碳?xì)浠衔锏男逼氯萘亢推脚_(tái)容量，N/O的協(xié)同改性使其可逆比容量從272mAhg-1增加到343mAg-1（30mAg-1），循環(huán)100次后的保持率約為92.1%。此外，它還表現(xiàn)出*的速率性能，在1500mAg-1時(shí)達(dá)到178mAhg-1。總之，本研究提出了一種改性生物質(zhì)衍生碳?xì)浠衔锏挠行Р呗浴?
總之，研究開發(fā)了一種摻雜氮和氧的工藝來改善椰殼衍生碳?xì)浠衔锏碾娀瘜W(xué)性能，并解釋了其作用和形成機(jī)制。氮和氧的引入可以調(diào)節(jié)HC的微晶表面、缺陷、層間距和孔隙結(jié)構(gòu)。*終，我們發(fā)現(xiàn)氧含量為12.57%、氮含量為4.48%的N/O-HC-2樣品性能*佳。使用廉價(jià)的尿素作為N/O源，只需300°C的溫度就能實(shí)現(xiàn)N/O摻雜和短程無序多孔結(jié)構(gòu)。合成的N/O-HC樣品具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。多孔結(jié)構(gòu)賦予了N/O-HC樣品豐富的Na儲(chǔ)存活性位點(diǎn)、有效的Na擴(kuò)散和高比表面積，從而使電解質(zhì)與碳材料充分接觸。N/O-HC的優(yōu)異電化學(xué)性能歸功于引入氧和氮的協(xié)同效應(yīng)，從而產(chǎn)生豐富的C═O基團(tuán)、缺陷、擴(kuò)展的d(002)間距和封閉的孔隙組合。優(yōu)化后的微結(jié)構(gòu)在電流密度為30mAg-1時(shí)的*充電容量為343mAhg-1，與C-HC（272mAhg-1）相比有了顯著提高，并表現(xiàn)出優(yōu)異的速率性能，在1500mAg-1時(shí)達(dá)到178mAhg-1。*后，得益于尿素氮/氧源的經(jīng)濟(jì)性，N/O-HC為碳基陽(yáng)極在SIB中的廣泛商業(yè)化提供了一種低成本解決方案。
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