八年磨一剑——筛分型碳理论基础“Redefining closed pores in carbons by solvation structures for enhanced sodium storage”在Nature Communication上发表

 祝贺张一波同学、张思伟博士和褚悦博士通力合作的论文“Redefining closed pores in carbons by solvation structures for enhanced sodium storage”在 Nature Communication上发表。(Nature Communication, 2025, 16, 3634)

闭孔是钠离子电池硬碳负极中的关键结构，然而目前研究中对闭孔的定义缺乏界面化学的理解，这导致硬碳负极首效、容量、循环稳定性等电化学性能仍不理想。在这项研究中，我们揭示了硬碳负极的溶剂化结构与其孔口尺寸的高度相关性，并重新定义了闭孔。我们利用碳分子筛为前驱体对孔口尺寸实现了精确调控。我们发现当孔口尺寸小于N₂探针分子而大于CO₂探针分子可测尺寸时，仅有一部分溶剂壳层被筛分。而仅当孔口尺寸小于CO₂探针分子可测尺寸，及0.35nm时，大部分溶剂壳层被筛分，并形成阴离子聚集的溶剂化结构和内赫姆霍兹层，因此生成一层薄且富无机物NaF的SEI。闭孔由此被重新定义，并使硬碳负极的首效、循环性能和低温性能得到提升。此外，我们也发现重新定义的闭孔可保护孔内的本征缺陷免受界面副反应的影响，从而参与到可逆的钠离子存储中，贡献出高平台容量。该研究为硬碳负极的闭孔和缺陷结构设计提供了理论指导，有望推动高性能钠离子电池产业化发展。

详情可见：https://doi.org/10.1038/s41467-025-59022-8

            编辑：杨   婧   张一波

审核：张   辰