硬質碳（HC）是一種極具潛力的鈉離子電池負極材料，HC電化學存儲Na+離子，而非化學計量的化學組成取決于它們的納米級結構，包括碳骨架和間隙孔。因此，通過改變合成條件來優化這些儲鈉結構可以提高鈉離子電池的容量。近日，東京理科大學Shinichi Komaba系統研究了使用MgO、ZnO和CaCO3作為納米孔模板的HC，并發現ZnO模板特別有效。
本文要點：
1) 通過優化嵌入碳基質中的ZnO濃度，作者利用葡萄糖酸鋅和乙酸鋅的混合物作為起始材料，最佳ZnO模板HC表現出464 mAh g?1的可逆容量，具有91.7%的高初始庫侖效率和0.18 V的低平均電勢。
2) 因此，由Na5/6Ni1/3Fe1/6Mn1/6Ti1/3O2和優化的ZnO模板HC組成的鈉離子電池顯示出312 Wh kg?1的能量密度，與具有LiFePO4和石墨的鋰離子電池相當。此外，半電池中的ZnO模板HC也顯示出381 mAh g?1的容量。
Daisuke Igarashi et.al New Template Synthesis of Anomalously Large Capacity Hard Carbon for Na- and K-Ion Batteries Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202302647
https://doi.org/10.1002/aenm.202302647
