ハードカーボンの細孔構造調節：高速および大容量のナトリウムイオン貯蔵に向けて

ハードカーボンは、低コストで安定したフレームワークのおかげで、ナトリウムイオン電池の最も有望なアノード材料の1つと見なされています。ただし、ハードカーボンとナトリウムイオン貯蔵の細孔構造間の相関は依然としてあいまいです。この作業では、細孔サイズの分布の正確な制御に基づいて、容量、イオン拡散、および初期クーロン効率が改善されました。一方、細孔構造と容量の関係が調査されました。私たちの結果は、マイクロポアがイオンの拡散を妨害し、Na+イオンをほとんど収容しないことを示していますが、メソポアはNa+イオンの挿入を促進します。無視できるマイクロポアと豊富なメソポアを備えたハードカーボンは、20 mA G-1で283.7 MAH G-1の最大容量を提供します。200 MA G-1で320サイクルの後でも、容量は依然として189.4 MAH G-1のままです。

Hard carbon is regarded as one of the most promising anode material for sodium-ion batteries in virtue of the low cost and stable framework. However, the correlation between pore structures of hard carbon and sodium-ion storage is still ambiguous. In this work, based on precise control of pore-size distribution, the capacity, ion diffusion, and initial Coulombic efficiency were improved. Meanwhile, the relationship between pore structure and capacity was investigated. Our result indicates that the micropores hinder ion diffusion and hardly ever accommodate Na+ ions, while mesopores facilitate Na+ ion intercalation. Hard carbon with negligible micropores and abundant mesopores delivers a maximum capacity of 283.7 mAh g-1 at 20 mA g-1, which is 83% higher than that of micropore-rich one. Even after 320 cycles at 200 mA g-1, the capacity still remains 189.4 mAh g-1.