Advanced Functional Materials:多活性位碳基储钠负极材料研究进展

钠离子电池 (SIBs)凭借其相对丰富的钠储量,低廉的价格和稳定的理化性质引起科研工作者的广泛关注。近年来,越来越多的研究工作聚焦在储钠机制而不是仅停留在材料的合成和电化学性能测试上。基于此,华中科技大学王得丽教授联合成均馆大学Ho Seok Park教授课题组综述了近年来多活性位碳基储钠负极的制备,电化学性能和反应机理分析,相关论文发表在Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.202007247上。

(a)不同活性位的碳基储钠材料;(b) 不同活性位的材料对应的储钠机制;(c) 反应动力学/热力学的分析方法。

文中根据碳基材料储钠活性位的引入方式的不同,首先提出了“本征”和“外附”活性位的概念。其中,本征活性位包括“有序碳晶格”,“无序碳孔道”,“表面含氧官能团”和“碳层表面的缺陷”;外附活性位包括“杂原子掺杂”,“碳基过渡金属氧/硫/氮化物复合”和“碳基有机物复合”,同时分析了不同活性位的储钠机制和反应动力学;随后,比较了常见的探索反应“动力学”(容量贡献的分析,离子迁移速率的计算和原/异位技术的应用)和“热力学”(DFT理论计算)的分析方法,电化学分析参数(“容量贡献率”,“韦伯阻抗”,“离子迁移速率”和“弛豫时间等”),旨在指导高性能碳基储钠材料的设计;最后,对SIBs之后的发展提出了展望。该综述有望加深对多活性位碳基材料的理解,为设计高性能碳基储钠材料提供新的思路。